EP1577904A1 - High voltage bushing with element for electric-field control - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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- H01B17/42—Means for obtaining improved distribution of voltage; Protection against arc discharges
Definitions
- the invention relates to the field of high or Medium voltage technology, in particular electrical Insulation and connection technology for grounded high-voltage apparatus. It starts from a dielectric Passage and a high voltage electrical apparatus according to the preamble of the independent claims.
- the invention relates to a prior art, such as it is known from WO 02/065486 A1.
- the field-controlling coating consists from varistor powder, z. B. from doped zinc oxide (ZnO), which is embedded in a polymer matrix.
- the FGM coating serves to even out the field distribution on the insulator surface and is distributed so that part of the material with both the ground electrode as well as with the high voltage electrode in electrical Contact stands. In this case, the FGM coating can Cover insulator length only partially and in the field loaded Electrode regions to be concentrated.
- the FGM coating can be applied to the insulator surface can be incorporated there into a shield be or can by a weatherproof, electrically insulating Protective layer to be shielded to the outside.
- a Equalization of the capacitive field load can characterized by alternating horizontal stripes or bands FGM coating and insulator material can be realized.
- the FGM coating in shape a glaze or a paint applied or in a porridge or mixed in clay, on the porcelain insulator applied and there to a glaze or a ceramic layer be burned.
- the matrix for the FGM coating a polymer, an adhesive, a Casting compound or a mastic or gel.
- EP 1 042 756 describes a glass fiber reinforced insulator tube disclosed on the inner surface and optionally also outer surface is impregnated with a resin, which is a particulate filler with varistor properties, in particular zinc oxide.
- the GRP pipe can be made by winding a fiberglass net be, at least on the outer layers with the varistor-filled resin is impregnated.
- FIG. 3.151 a feedthrough with a ground-side shielding electrode arranged inside the insulator tube is indicated.
- the shielding electrode By the shielding electrode, a field control is achieved in the region of the ground-side mounting flange such that the heavily field-loaded zone is field-relieved at the transition from flange to insulator.
- Such internal shielding electrodes are in pressure gas-insulated bushings, z. B.
- the insulator comprises an insulator body Porcelain or composite material and a shield made of Porcelain or silicone.
- the shield has a variable Insulator screen density on.
- Isolatorend Scheme is turn the known shield electrode between insulator body and conductor available. It is now proposed in the heavily field-loaded Area where the shield electrode ends, an increased number of insulating screens. Due to the increased insulator screen density will provide improved field relief in the End region of the shield electrode achieved.
- Object of the present invention is to provide an improved dielectric implementation and an electrical High voltage apparatus and an electrical switchgear with indicate such an implementation. This task will according to the invention by the features of the independent claims solved.
- the invention consists in a dielectric implementation, in particular a high-voltage bushing for a high voltage electrical apparatus, comprising a Insulator part with a first mounting flange and a second mounting flange for mounting the bushing, wherein within the implementation in a field loading zone in the Area of the first mounting flange one for a desired Voltage level required shielding omitted is and instead for the purpose of field control in the field loading zone a nonlinear electrical and / or dielectric field control element on the insulator part is present in the region of the first mounting flange.
- a nonlinear electrical and / or dielectric field control element on the insulator part is present in the region of the first mounting flange.
- the field control material in terms of its nonlinear electrical and / or dielectric properties, its geometric Shape and its arrangement on the insulator part for the dielectric relief of the field loading zone without Shielding electrode for all operating conditions, in particular for surge voltages, designed.
- the field control can thus also the most critical field loading conditions without Master shielding electrode or shielding electrodes.
- design criteria for electrical design of the field control material indicated by a advantageous field control can be realized.
- Claim 6 indicates how with the field control on Simple way DC feedthroughs are built can.
- the embodiment according to claim 7 has the advantage that in particular the highest field loads in the range the Erdflansches with the field control material manageable are.
- the embodiments according to claim 8 and 9 have the Advantage that both flange regions through the field control materials independently from rollovers or Partial discharges are protected.
- Claim 10a gives various radial positions to the arrangement of the field control material on the insulator part.
- claim 10b has the advantage that a conventional GRP pipe (fiberglass reinforced plastic) or a conventional one Porcelain insulator by a self-supporting FGM pipe (Field control material tube) is replaceable.
- Claim 11 gives advantageous material components for the Field control.
- Claims 12 and 13 relate to a high voltage electrical apparatus and comprising an electrical switchgear an inventive implementation with the above Benefits.
- Fig. 1a shows a conventional gas-insulated dielectric feedthrough 1, in particular a high voltage feedthrough 1 for a high voltage electrical apparatus.
- the bushing 1 comprises an insulator part 2; 2a, 2b with a first ground-side mounting flange 4 for mounting the bushing 1 on a grounded housing 5 of an electrical apparatus (not shown) and a second voltage-side mounting flange 8 for mounting the bushing 1 to a high voltage part (not shown).
- the insulator part 2; 2a, 2b has a gas space 20 for an insulating gas 20 in the interior.
- the gas space 20 contains a dielectrically insulating gas 20, e.g. As air, compressed air, nitrogen, SF 6 or similar gas.
- the gas-insulated bushing 1 is thus hollow, typically hollow cylindrical, with an axis 3a, for receiving an electrical part 3 or at least one electrical conductor 3 in the gas space 20.
- the bushing 1 is usually used to connect the encapsulated electrical apparatus to ground potential 5 at High or medium voltage network.
- an internal shielding electrode 6, 6a is necessarily present in order to achieve field relief in the field-loaded zone 7, 7a at the lower ground flange 4 and to reduce or avoid partial discharges and flashovers.
- the shielding electrode 6, 6a is typically in electrical contact 46 with the ground flange 4. It protrudes into the gas space 20 and tapers generally conically upwards.
- Fig. 1b shows an example of a solid-insulated Procedure 1 according to the prior art.
- the insulator part 2, 2b as inside full-volume filled resin body 2 executed with an optional shield 2b.
- the insulator part 2, 2b thus has an insulation space in the interior for a solid insulating material 20.
- 3b and 3c designate the power connections.
- the insulator part 2, 2b surrounds the current conductor 3.
- the field control is again a shielding electrode 6, 6a in the field loading zone 7, 7a on the earth flange 4 and is with this electrically connected via a contact 46.
- Figs. 2a-2d and Fig. 3a-3b show embodiments for a gas-insulated or solid-insulated or otherwise isolated dielectric bushing 1 ', in accordance with the invention at least one shielding electrode 6; 6a, 6b without sacrificing dielectric strength or reliability was omitted.
- the shielding electrode 6; 6a, 6b is namely for the purpose of field control in the Field loading zone 7; 7a, 7b a non-linear electrical and / or dielectric field control element 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s on the insulator part 2; 2a, 2b; 2c in the area of the first Mounting flange 4 available.
- the field control element 9; 9a 9b; 9i, 9o; 9s is used instead of the earlier in the insulator part 2; 2a, 2b; 2c arranged shielding electrode 6; 6a, 6b for the dielectric relief of the field loading zone 7; 7a, 7b.
- the field control element 9 to the dielectric Relief of the field loading zone 7 designed so that the flange region 7 is stress relieved.
- the field control element 9 in an intermediate layer 22nd between the GRP pipe (fiberglass-reinforced plastic and especially epoxy tube) 2a and the silicone shield 2b arranged in the form of a cylinder jacket-shaped coating 9.
- the field control element 9 by any known manufacturing or processing process, z. B. casting, spraying, winding, extrusion o. ⁇ ., be applied to the outside of the GRP pipe 2a.
- the field control element 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s on: nonlinear electrical varistor characteristics and in particular a critical field strength, the varistor switching behavior the field control element 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s characterized; and / or a high dielectric constant ⁇ , in particular ⁇ > 30, preferably ⁇ > 40 and especially preferably ⁇ > 50.
- the field control element 9 is in electrical Contact with the first mounting flange 4 and extends over a predeterminable length l along a longitudinal extent x of the insulator part 2; 2a, 2b. It has one predefinable thickness d or thickness distribution d (l) as a function of length l. Preferably, its length l is greater than or equal to a ratio of a maximum to be tested Surge voltage, in particular a lightning impulse, too the critical electric field strength. This design consideration applies with advantage for all embodiments, where the shielding electrode 6a in the Erdflansch Scheme 7a through the Field control element 9; 9a; 9i, 9o is replaced.
- the field control material 9, 9i is arranged on an inner side 21 of the GFRP pipe 2a and can additionally help to reduce surface charges there as well.
- the length l 1 is chosen here by way of example so that the field control layer 9, 9i is not in electrical contact with the counter flange 8.
- FIG. 2 c in addition to the field control element 9; 9a another field control element 9; 9b, which likewise has suitable nonlinear electrical and / or dielectric properties, in particular those as previously described for the field control element 9; 9a, and in addition in a field loading zone 7, 7b in the region of the second mounting flange 8 over a predetermined length l; l 2 and thickness d or d (l 2 ) on the insulator part 2; 2a, 2b is present.
- the further field control element 9 is used; 9b as a replacement for a shielding electrode 6b in the region of the second, here the upper, mounting flange 8.
- the field control element 9; 9a including the further field control element 9; 9b is selected in the intermediate layer 22.
- the further field control element 9; 9b in electrical contact with the second mounting flange 8 and / or is the further field control element 9; 9b by a field control material-free zone extending along the longitudinal extent of the insulator part 2; 2a, 2b extends from the field control element 9; 9a separated in the region of the first mounting flange 4.
- a first field control element 9; 9o in the intermediate layer 22 between the GRP pipe 2a and shield 2b and a second field control element 9, 9i on the inner side 21 of the GRP pipe 2a in the Erdflansch Scheme 7a be present.
- the first integrated and the second internal field control element 9o, 9i can be made of the same or other field control material and in particular varistor material.
- the associated thicknesses d o , d i and lengths l o , l i can be designed individually. By way of example, d i > d o and l i ⁇ l o are selected.
- Fig. 3a and Fig. 3b show an insulator part 2, 2c of a Porcelain hollow insulator 2c, on the inside 21 equipped with the field control layer 9, 9i. optional can additionally on the outside 23 a field control material coating 9o, z. B. in disjoint horizontal Strip 9o, preferably between insulator screens 2c and in particular in the lower Erdflansch Scheme 7a, available be.
- the field control material 9; 9a, 9b; 9i, 9o in a coating or even massive Shape to be present on an inner 21 and / or integrated in an intermediate layer 22 between Components 2a, 2b of the insulator part 2; 2a, 2b and / or on an outer side 23 of the insulator part 2; 2a, 2b; 2c is arranged.
- the field control material 9 takes over; 9s one mechanically supporting function.
- Such a field control material insulator tube 2; 2b including 9s is especially easy to set up and special thin in diameter.
- a preferred choice of material for the field control materials 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s comprises a matrix filled with microvaristor particles and / or high dielectric constant particles.
- Suitable microvaristor particles are, for example, doped ZnO particles, TiO 2 particles or SnO 2 particles. High dielectric constant have z.
- ZnO Mikrovaristorpumblen these are typically sintered in a temperature range of 800 ° C to 1200 ° C. After rupture and optionally sieving of the sintered product, the microvaristor particles have a typical particle size of less than 125 .mu.m.
- the matrix is chosen application-specific and can, for. Example, an epoxy, silicone, EPDM, thermoplastic, thermoplastic elastomer or glass.
- the filling of the matrix with microvaristor particles may be, for example, between 20% by volume and 60% by volume.
- FIG. 5 shows calculations of the E field distribution E (x) normalized to a maximum E field E 0 as a function of the longitudinal coordinate x of the insulator part 2 and the time represented by successive snapshots a, b, c for a conventional implementation 1 with shielding electrode 6 according to FIG. 1 and D, E, F, G for an inventive implementation 1 '.
- the calculations were made for a SF 6 170 kV bushing with GRP pipe 2a and silicone shield 2b according to conventional structure 1 or inventive construction 1 '.
- Fig. 6 shows an insufficient design, wherein the field control element 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s has too high electrical conductivity or the length l; l 1 , l 2 is too short.
- the E-field propagates along the field control layer 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s, but is not degraded, so that at the end of the field control layer 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s nevertheless again a field exaggeration occurs, which can lead to partial discharges, flashovers or breakdowns.
- too low electrical conductivity of the field control material 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s the E-field can not be effectively controlled or controlled.
- the simple but effective rule can be stated that the field control element length l; l 1 , l 2 is greater than or equal to choose a ratio of a surge voltage to the critical electric field strength, the varistor switching behavior of the field control element 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s characterized.
- inventive dielectric implementation 1 uses as implementation 1 ' in a high voltage electrical apparatus, in particular a disconnector, outdoor circuit-breaker, vacuum switch, Dead Tank Breaker, Current Transformer, Voltage Transformer, Transformer, Power capacitor or cable termination or in an electrical switchgear for high or low Medium voltage.
- the invention is also a high-voltage electrical apparatus, in particular a disconnector, Outdoor Circuit Breaker, Dead Tank Breaker, Current Transformer, Voltage transformer, transformer, power capacitor or cable termination, wherein a dielectric Implementation 1 'as described above is present.
- an electrical switchgear in particular a High or medium voltage switchgear comprising a claimed such high voltage electrical apparatus.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hoch- oder Mittelspannungstechnik, insbesondere auf elektrische Isolations- und Anschlusstechnik für geerdete Hochspannungsapparate. Sie geht aus von einer dielektrischen Durchführung und einem elektrischen Hochspannungsapparate gemäss Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to the field of high or Medium voltage technology, in particular electrical Insulation and connection technology for grounded high-voltage apparatus. It starts from a dielectric Passage and a high voltage electrical apparatus according to the preamble of the independent claims.
Die Erfindung nimmt auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der WO 02/065486 A1 bekannt ist. Dort wird ein Hochspannungsisolator z. B. aus Porzellan oder Verbundwerkstoff mit einer Beschichtung aus Feldsteuermaterial (FGM) offenbart. Die feldsteuernde Beschichtung besteht aus Varistorpulver, z. B. aus dotiertem Zinkoxid (ZnO), das in einer Polymermatrix eingebettet ist. Die FGM-Beschichtung dient zur Vergleichmässigung der Feldverteilung an der Isolatoroberfläche und ist so verteilt, dass ein Teil des Materials sowohl mit der Erdelektrode als auch mit der Hochspannungselektrode in elektrischem Kontakt steht. Dabei kann auch die FGM-Beschichtung die Isolatorlänge nur teilweise abdecken und in den feldbelasteten Elektrodenregionen konzentriert angeordnet sein. Die FGM-Beschichtung kann auf der Isolatoroberfläche aufgebracht sein, kann dort in eine Abschirmung eingearbeitet sein oder kann durch eine wetterfeste, elektrisch isolierende Schutzschicht nach aussen abgeschirmt sein. Eine Vergleichmässigung der kapazitiven Feldbelastung kann durch alternierende horizontale Streifen oder Bänder aus FGM-Beschichtung und Isolatormaterial realisiert werden. The invention relates to a prior art, such as it is known from WO 02/065486 A1. There will be one High voltage insulator z. B. of porcelain or composite material with a coating of field control material (FGM). The field-controlling coating consists from varistor powder, z. B. from doped zinc oxide (ZnO), which is embedded in a polymer matrix. The FGM coating serves to even out the field distribution on the insulator surface and is distributed so that part of the material with both the ground electrode as well as with the high voltage electrode in electrical Contact stands. In this case, the FGM coating can Cover insulator length only partially and in the field loaded Electrode regions to be concentrated. The FGM coating can be applied to the insulator surface can be incorporated there into a shield be or can by a weatherproof, electrically insulating Protective layer to be shielded to the outside. A Equalization of the capacitive field load can characterized by alternating horizontal stripes or bands FGM coating and insulator material can be realized.
Bei Porzellanisolatoren kann die FGM-Beschichtung in Form einer Glasur oder eines Farbanstrichs aufgebracht oder in einen Brei oder in Ton gemischt, auf den Porzellanisolator aufgebracht und dort zu einer Glasur oder einer Keramikschicht gebrannt werden. Alternativ kann die Matrix für die FGM-Beschichtung ein Polymer, ein Klebstoff, eine Gussmasse oder ein Mastix oder ein Gel sein.For porcelain insulators, the FGM coating in shape a glaze or a paint applied or in a porridge or mixed in clay, on the porcelain insulator applied and there to a glaze or a ceramic layer be burned. Alternatively, the matrix for the FGM coating a polymer, an adhesive, a Casting compound or a mastic or gel.
In der EP 1 042 756 wird ein glasfaserverstärktes Isolatorrohr
offenbart, das auf der Innenfläche und gegebenenfalls
auch Aussenfläche mit einem Harz imprägniert ist,
welches einen partikelförmigen Füllstoff mit Varistoreigenschaften,
insbesondere Zinkoxid, aufweist. Das GFK-Rohr
kann durch Wickeln eines Glasfasernetzes hergestellt
werden, das zumindest an den äusseren Schichten mit dem
varistorgefüllten Harz imprägniert wird.
Im Buch "The Electric Power Engineering Handbook" von L. L. Grigsby, CRC Press und IEEE Press, Boca Raton (2001) werden im Kapitel 3.13, "Electrical Bushings" von L. B. Wagenaar, S. 3-171 bis 3-184 verschiedene Typen elektrischer Durchführungen offenbart. Insbesondere wird in Fig. 3.151 eine Durchführung mit einer erdseitigen, innerhalb des Isolatorrohrs angeordneten Abschirmelektrode angegeben. Durch die Abschirmelektrode wird im Bereich des erdseitigen Montageflansches eine Feldsteuerung derart erreicht, dass die stark feldbelastete Zone am Übergang von Flansch zu Isolator feldentlastet wird. Derartige innenliegende Abschirmelektroden sind in druckgasisolierten Durchführungen, z. B. in SF6-isolierten oder luftisolierten Durchführungen, insbesondere für Hochspannungsniveau zwingend vorhanden. Innenliegende Abschirmelektroden sind auch für feststoffisolierte Durchführungen bekannt. Die Abschirmelektroden führen jedoch zu grossen Durchmessern der Durchführungen. Zudem werden mit Abschirmelektroden nur relativ inhomogene Feldsteuerungen im Vergleich zu Kondensator-Durchführungen mit Öl― oder Harz-imprägniertem Papier erreicht. Dies muss durch grössere Bauhöhen für die Durchführungen kompensiert werden. In the book "The Electric Power Engineering Handbook" by LL Grigsby, CRC Press and IEEE Press, Boca Raton (2001), in Chapter 3.13, "Electrical Bushings" by LB Wagenaar, pp. 3-171 to 3-184, various types of electrical feedthroughs are described disclosed. In particular, in FIG. 3.151 a feedthrough with a ground-side shielding electrode arranged inside the insulator tube is indicated. By the shielding electrode, a field control is achieved in the region of the ground-side mounting flange such that the heavily field-loaded zone is field-relieved at the transition from flange to insulator. Such internal shielding electrodes are in pressure gas-insulated bushings, z. B. in SF 6 -isolated or air-insulated bushings, especially for high voltage level mandatory. Internal shielding electrodes are also known for solid-insulated feedthroughs. However, the shielding electrodes lead to large diameters of the bushings. In addition, only relatively inhomogeneous field controls are achieved with shielding electrodes compared to capacitor bushings with oil or resin impregnated paper. This must be compensated by larger construction heights for the bushings.
In der Broschüre von ABB Power Technology Products AB, "SF6-air bushings, type GGA", Technical Guide, 1996-03-30 werden dielektrische Durchführungen offenbart, die mit internen Abschirmelektroden am Erdflansch und für höhere Spannungsniveaus zusätzlich auch am spannungsseitigen Flansch ausgerüstet sind.The ABB Power Technology Products AB brochure, "SF 6 -air bushings, type GGA", Technical Guide, 1996-03-30, discloses dielectric feedthroughs equipped with internal shielding electrodes on the ground flange and, for higher voltage levels, also on the voltage-side flange are.
In der DE 198 44 409 wird ein Isolator gezeigt, der insbesondere für dielektrische Durchführungen geeignet ist. Der Isolator umfasst wie üblich einen Isolatorkörper aus Porzellan oder Verbundwerkstoff und eine Beschirmung aus Porzellan oder Silikon. Die Beschirmung weist eine variable Isolatorschirmdichte auf. Zur Feldentlastung in einem Isolatorendbereich ist wiederum die bekannte Schirmelektrode zwischen Isolatorkörper und Stromleiter vorhanden. Es wird nun vorgeschlagen, in dem stark feldbelasteten Bereich, wo die Schirmelektrode endet, eine erhöhte Anzahl von Isolatorschirmen anzubringen. Durch die erhöhte Isolatorschirmdichte wird eine verbesserte Feldentlastung im Endbereich der Schirmelektrode erreicht.In DE 198 44 409 an insulator is shown, in particular is suitable for dielectric bushings. As usual, the insulator comprises an insulator body Porcelain or composite material and a shield made of Porcelain or silicone. The shield has a variable Insulator screen density on. For field relief in one Isolatorendbereich is turn the known shield electrode between insulator body and conductor available. It is now proposed in the heavily field-loaded Area where the shield electrode ends, an increased number of insulating screens. Due to the increased insulator screen density will provide improved field relief in the End region of the shield electrode achieved.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte dielektrische Durchführung sowie einen elektrischen Hochspannungsapparat und eine elektrische Schaltanlage mit einer solchen Durchführung anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.Object of the present invention is to provide an improved dielectric implementation and an electrical High voltage apparatus and an electrical switchgear with indicate such an implementation. This task will according to the invention by the features of the independent claims solved.
Die Erfindung besteht in einer dielektrischen Durchführung, insbesondere einer Hochspannungsdurchführung für einen elektrischen Hochspannungsapparat, umfassend einen Isolatorteil mit einem ersten Montageflansch und einem zweiten Montageflansch zur Montage der Durchführung, wobei innerhalb der Durchführung in einer Feldbelastungszone im Bereich des ersten Montageflansches eine für ein gewünschtes Spannungsniveau erforderliche Abschirmelektrode weggelassen ist und stattdessen zum Zwecke der Feldsteuerung in der Feldbelastungszone ein nichtlinear elektrisches und/oder dielektrisches Feldsteuerelement am Isolatorteil im Bereich des ersten Montageflansches vorhanden ist. Durch die Erfindung kann also eine nach herkömmlichem technischen Verständnis für ein vorgebbares Spannungsniveau notwendig vorhanden Abschirmelektrode weggelassen werden. Dadurch werden vielfältige Vorteil erreicht. Durch Weglassen der bisher notwendig vorhandenen inneren Abschirmelektrode können dielektrische Durchführungen dünner, d. h. mit reduziertem Durchmesser gebaut werden. Die Grenzspannung, ab welcher eine konische Verbreiterung zum Erdflansch hin wirtschaftlicher ist, kann zu höheren Spannungsniveaus verschoben werden. Zylindrische Durchführungen sind günstiger herzustellen als konische. Die Gefahr elektrischer Überschläge zwischen benachbarten Durchführungen ist reduziert und benachbarte Phasen können räumlicher näher zueinander oder zur Erde angeordnet werden. Schliesslich wird durch die erfindungsgemässe Feldentlastung durch Feldsteuermaterial im Flanschbereich eine bessere Feldsteuerung erreicht als durch die herkömmlich verwendete Abschirmelektrode. Die Durchführungen können deshalb auch kürzer gebaut werden. Insbesondere bei Pulsbelastung wird das E-Feld nämlich nicht mehr im Bereich der Abschirmelektrode während der ganzen Pulsdauer konzentriert, sondern kann sich als Welle entlang dem Feldsteuerelement ausbreiten und dabei abbauen. Zudem sind die maximalen Feldstärken reduziert.The invention consists in a dielectric implementation, in particular a high-voltage bushing for a high voltage electrical apparatus, comprising a Insulator part with a first mounting flange and a second mounting flange for mounting the bushing, wherein within the implementation in a field loading zone in the Area of the first mounting flange one for a desired Voltage level required shielding omitted is and instead for the purpose of field control in the field loading zone a nonlinear electrical and / or dielectric field control element on the insulator part is present in the region of the first mounting flange. Thus, by the invention can be a conventional technical understanding of a specifiable voltage level necessary shielding electrode omitted become. Thereby many advantages are achieved. By Omitting the previously necessary existing inner shielding electrode can dielectric feedthroughs thinner, d. H. be built with reduced diameter. The limit stress, from which a conical broadening to the earth flange is more economical, can to higher Voltage levels are shifted. Cylindrical bushings are cheaper to produce than conical. The Danger of electric flashover between adjacent Feedthroughs is reduced and adjacent phases can be arranged closer to each other or to the earth. Finally, by the inventive field relief by field control material in the flange area a achieved better field control than by the conventional used shielding electrode. The bushings can therefore be built shorter. Especially with pulse load In fact, the electric field is no longer in the range the shielding electrode is concentrated during the entire pulse duration, but can act as a wave along the Spread out the field control and remove it. In addition are reduces the maximum field strengths.
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist das Feldsteuermaterial hinsichtlich seiner nichtlinear elektrischen und/oder dielektrischen Eigenschaften, seiner geometrischen Gestalt und seiner Anordnung am Isolatorteil zur dielektrischen Entlastung der Feldbelastungszone ohne Abschirmelektrode für alle Betriebszustände, insbesondere für Stossspannungen, ausgelegt. Das Feldsteuerelement kann somit auch die kritischsten Feldbelastungszustände ohne Abschirmelektrode oder Abschirmelektroden meistern. In a first embodiment, the field control material in terms of its nonlinear electrical and / or dielectric properties, its geometric Shape and its arrangement on the insulator part for the dielectric relief of the field loading zone without Shielding electrode for all operating conditions, in particular for surge voltages, designed. The field control can thus also the most critical field loading conditions without Master shielding electrode or shielding electrodes.
In Anspruch 3 werden Designkriterien zur elektrischen Auslegung
des Feldsteuermaterials angegeben, durch die eine
vorteilhafte Feldsteuerung realisierbar ist.In
In Anspruch 4 und 5 werden Designkriterien zur geometrischen
Auslegung des Feldsteuerelements angegeben, durch
die mit wenig Materialaufwand eine vorteilhafte Feldsteuerung
erreichbar ist. Insbesondere kann eine minimal
erforderliche Länge des Feldsteuerelements entlang der
Längsausdehnung des Isolatorteils gemäss Anspruch 5 festgelegt
werden. Dadurch wird erreicht, dass sich die Feldbelastung
insbesondere bei Stossspannung als Wanderwelle
entlang dem Feldsteuerelement ausbreitet und dabei soweit
abbaut, dass sich bei Erreichen des entfernten Endes des
Feldsteuermaterials keine schädlichen Feldstärken mehr
ausbilden können.In
Anspruch 6 gibt an, wie mit dem Feldsteuerelement auf einfache Weise Gleichstrom-Durchführungen gebaut werden können.Claim 6 indicates how with the field control on Simple way DC feedthroughs are built can.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Anspruch 7 hat den Vorteil,
dass insbesondere die höchsten Feldbelastungen im Bereich
des Erdflansches mit dem Feldsteuermaterial beherrschbar
sind.The embodiment according to
Die Ausführungsbeispiele gemäss Anspruch 8 und 9 haben den
Vorteil, dass beide Flanschregionen durch die Feldsteuermaterialien
unabhängig voneinander vor Überschlägen oder
Teilentladungen geschützt sind.The embodiments according to
Anspruch 10a gibt verschiedene radiale Positionen zur Anordnung des Feldsteuermaterials am Isolatorteil an. Anspruch 10b hat den Vorteil, dass ein herkömmliches GFK-Rohr (glasfaserverstärkter Kunststoff) oder ein herkömmlicher Porzellanisolator durch ein selbsttragendes FGM-Rohr (Feldsteuermaterial-Rohr) ersetzbar ist.Claim 10a gives various radial positions to the arrangement of the field control material on the insulator part. claim 10b has the advantage that a conventional GRP pipe (fiberglass reinforced plastic) or a conventional one Porcelain insulator by a self-supporting FGM pipe (Field control material tube) is replaceable.
Anspruch 11 gibt vorteilhafte Materialkomponenten für das
Feldsteuerelement an.
Ansprüche 12 und 13 betreffen einen elektrischen Hochspannungsapparat
und eine elektrische Schaltanlage umfassend
eine erfindungsgemässe Durchführung mit den oben genannten
Vorteilen.
Weitere Ausführungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung und den Figuren.Further embodiments, advantages and applications of the invention arise from dependent claims as well as from the Now following description and the figures.
- Fig. 1a, 1bFig. 1a, 1b
- zeigen im Querschnitt konventionelle Hochspannungsdurchführungen gemäss Stand der Technik;show in cross-section conventional high-voltage bushings according to the state of Technology;
- Fig. 2a-2dFig. 2a-2d
- zeigen im Querschnitt Ausführungsformen einer FGM-Durchführung für ein GFK-Rohr mit Silikonbeschirmung undshow in cross-section embodiments of a FGM bushing for a GRP pipe with silicone shielding and
- Fig. 2aFig. 2a
- einer durchgehenden FGM-Beschichtunga continuous FGM coating
- Fig. 2bFig. 2b
- einer erdseitigen FGM-Beschichtungan earth-side FGM coating
- Fig. 2cFig. 2c
- je einer unabhängigen erdseitigen und hochspannungsseitigen FGM-Beschichtung undeach one independent earth-side and high-voltage side FGM coating and
- Fig. 2dFig. 2d
- einer innenseitigen und aussenseitigen FGMBeschichtung;an inside and outside FGM coating;
- Fig. 3a-3bFig. 3a-3b
- zeigen im Querschnitt und in Draufsicht Ausführungsformen einer FGM-Durchführung für einen Porzellanisolator mit innenseitiger und optional aussenseitiger FGM-Beschichtung;show in cross section and in plan embodiments an FGM implementation for one Porcelain insulator with inside and optional exterior FGM coating;
- Fig. 4Fig. 4
- zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform für ein selbsttragendes Feldsteuerelement mit einer Silikonbeschirmung;shows in cross section an embodiment for a self-supporting field control with a Silicone rubber sheds;
- Fig. 5Fig. 5
- zeigt für Blitzstosstests berechnete elektrische Oberflächen-Feldverteilungen E(x) als Funktion der Ortskoordinate x entlang der Durchführung und als Funktion der Zeit für konventionelle Durchführungen (a, b, c) und für eine erfindungsgemässe FGM-Durchführung (D, E, F, G); und shows electrical energy calculated for lightning surges Surface field distributions E (x) as Function of the location coordinate x along the Implementation and as a function of time for conventional bushings (a, b, c) and for an inventive FGM implementation (D, E, F, G); and
- Fig. 6Fig. 6
- zeigt eine unvorteilhafte Feldverteilung E(x) bei zu kurzer Länge oder zu grosser Leitfähigkeit der FGM-Beschichtung.shows an unfavorable field distribution E (x) if the length is too short or the conductivity too high the FGM coating.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same parts are given the same reference numerals Mistake.
Fig. 1a zeigt eine herkömmliche gasisolierte dielektrische
Durchführung 1, insbesondere eine Hochspannungsdurchführung
1 für einen elektrischen Hochspannungsapparat. Die
Durchführung 1 umfasst einen Isolatorteil 2; 2a, 2b mit
einem ersten erdseitigen Montageflansch 4 zur Montage der
Durchführung 1 an einem geerdeten Gehäuse 5 eines elektrischen
Apparats (nicht dargestellt) und einen zweiten
spannungsseitigen Montageflansch 8 zur Montage der Durchführung
1 an einem Hochspannungsteil (nicht dargestellt).
Der Isolatorteil 2; 2a, 2b weist im Inneren einen Gasraum
20 für ein Isolationsgas 20 auf. Der Gasraum 20 enthält
ein dielektrisch isolierendes Gas 20, z. B. Luft, Druckluft,
Stickstoff, SF6 oder ähnliches Gas. Es kann auch ein
Isolationsraum 20 zur Aufnahme einer Isolationsflüssigkeit
20 vorhanden sein. Die gasisolierte Durchführung 1 ist also
hohl, typischerweise hohlzylindrisch, mit einer Achse
3a, zur Aufnahme eines elektrischen Teils 3 oder mindestens
eines elektrischen Stromleiters 3 im Gasraum 20. Die
Durchführung 1 dient in der Regel zum Anschluss des gekapselten
elektrischen Apparats auf Erdpotential 5 an ein
Hoch- oder Mittelspannungsnetz. Bekanntermassen ist eine
innenliegende Abschirmelektrode 6, 6a notwendigerweise
vorhanden, um in der feldbelasteten Zone 7, 7a am unteren
Erdflansch 4 eine Feldentlastung zu erreichen und Teilentladungen
und Überschläge zu vermindern oder zu vermeiden.
Die Abschirmelektrode 6, 6a steht typischerweise in elektrischem
Kontakt 46 mit dem Erdflansch 4. Sie ragt in den
Gasraum 20 hinein und verjüngt sich im allgemeinen konisch
nach oben. Sie bestimmt den Durchmesser der Durchführung 1
im Erdflanschbereich 4. Gestrichelt angedeutet ist eine
weitere Abschirmelektrode 6, 6b, die in der feldbelasteten
Zone 7, 7b am oberen spannungsseitigen Flansch 8 angeordnet
sein kann. Auch diese ist oftmals konisch nach unten
verjüngt und dient zur Feldsteuerung in der Feldbelastungszone
7, 7b.Fig. 1a shows a conventional gas-insulated
Fig. 1b zeigt ein Beispiel einer feststoffisolierten
Durchführung 1 gemäss Stand der Technik. Hier ist der Isolatorteil
2, 2b als im Inneren vollvolumig gefüllter Harz-Körper
2 mit einer optionalen Beschirmung 2b ausgeführt.
Der Isolatorteil 2, 2b weist also im Inneren einen Isolationsraum
für ein Feststoffisolationsmaterial 20 auf. 3b
und 3c bezeichnen die Stromanschlüsse. Der Isolatorteil 2,
2b umgreift den Stromleiter 3. Zur Feldsteuerung ist wiederum
eine Abschirmelektrode 6, 6a in der Feldbelastungszone
7, 7a am Erdflansch 4 vorhanden und ist mit
dieser über eine Kontaktierung 46 elektrisch leitend verbunden.Fig. 1b shows an example of a solid-
Fig. 2a-2d und Fig. 3a-3b zeigen Ausführungsbeispiele für
eine gasisolierte oder feststoffisolierte oder anderweitige
isolierte dielektrische Durchführung 1', bei der erfindungsgemäss
mindestens eine Abschirmelektrode 6; 6a, 6b
ohne Einbusse an dielektrischer Festigkeit oder Zuverlässigkeit
weggelassen wurde. Statt der Abschirmelektrode
6; 6a, 6b ist nämlich zum Zwecke der Feldsteuerung in der
Feldbelastungszone 7; 7a, 7b ein nichtlinear elektrisches
und/oder dielektrisches Feldsteuerelement 9; 9a, 9b; 9i,
9o; 9s am Isolatorteil 2; 2a, 2b; 2c im Bereich des ersten
Montageflansches 4 vorhanden. Das Feldsteuerelement 9; 9a,
9b; 9i, 9o; 9s dient anstelle der früher im Isolatorteil
2; 2a, 2b; 2c angeordneten Abschirmelektrode 6; 6a, 6b
zur dielektrischen Entlastung der Feldbelastungszone
7; 7a, 7b. Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
diskutiert. Figs. 2a-2d and Fig. 3a-3b show embodiments for
a gas-insulated or solid-insulated or otherwise
isolated dielectric bushing 1 ', in accordance with the invention
at least one shielding electrode 6; 6a, 6b
without sacrificing dielectric strength or reliability
was omitted. Instead of the shielding electrode
6; 6a, 6b is namely for the purpose of field control in the
Gemäss Fig. 2a ist das Feldsteuerelement 9 zur dielektrischen
Entlastung der Feldbelastungszone 7 so ausgelegt,
dass die Flanschregion 7 stressentlastet ist. Hierfür ist
das Feldsteuerelement 9 in einer Zwischenschicht 22
zwischen dem GFK-Rohr (glasfaserverstärktem Kunststoff-
und insbesondere Epoxy-Rohr) 2a und der Silikonbeschirmung
2b in Form einer zylindermantelförmigen Beschichtung 9 angeordnet.
Insbesondere kann das Feldsteuerelement 9 durch
irgendeinen bekannten Herstellungs- oder Verarbeitungsprozess,
z. B. Giessen, Spritzen, Wickeln, Extrusion o. ä.,
auf die Aussenseite des GFK-Rohrs 2a aufgebracht sein.According to Fig. 2a, the
Bevorzugt weist das Feldsteuerelement 9; 9a, 9b; 9i, 9o;
9s auf: nichtlinear elektrische Varistoreigenschaften und
insbesondere eine kritische Feldstärke, die ein Varistor-Schaltverhalten
des Feldsteuerelements 9; 9a, 9b; 9i, 9o;
9s charakterisiert; und/oder eine hohe Dielektrizitätskonstante
ε, insbesondere ε>30, bevorzugt ε>40 und besonders
bevorzugt ε>50.Preferably, the
Mit Vorteil steht das Feldsteuerelement 9 in elektrischem
Kontakt mit dem ersten Montageflansch 4 und erstreckt sich
über eine vorgebbare Länge l entlang einer Längserstreckung
x des Isolatorteils 2; 2a, 2b. Es weist eine
vorgebbare Dicke d oder Dickenverteilung d(l) als Funktion
der Länge l auf. Bevorzugt ist seine Länge l grösser oder
gleich einem Verhältnis einer maximalen zu prüfenden
Stossspannung, insbesondere einer Blitzstossspannung, zu
der kritischen elektrischen Feldstärke. Diese Designüberlegung
gilt mit Vorteil für alle Ausführungsbeispiele, wo
die Abschirmelektrode 6a im Erdflanschbereich 7a durch das
Feldsteuerelement 9; 9a; 9i, 9o ersetzt ist.Advantageously, the
Gemäss Fig. 2b ist das Feldsteuermaterial 9, 9i auf einer
Innenseite 21 des GFK-Rohrs 2a angeordnet und kann dort
zusätzlich auch Oberflächenladungen abzubauen helfen. Die
Länge l1 ist hier beispielhaft so gewählt, dass die
Feldsteuerschicht 9, 9i nicht in elektrischem Kontakt mit
dem Gegenflansch 8 steht. According to FIG. 2b, the
Gemäss Fig. 2c kann neben dem Feldsteuerelement 9; 9a ein
weiteres Feldsteuerelement 9; 9b vorhanden sein, das
ebenfalls geeignete nichtlinear elektrische und/oder
dielektrische Eigenschaften, insbesondere solche wie zuvor
für das Feldsteuerelement 9; 9a beschrieben, aufweist und
das zusätzlich in einer Feldbelastungszone 7, 7b im Bereich
des zweiten Montageflansches 8 über eine vorgebbare
Länge l; l2 und Dicke d oder d(l2) am Isolatorteil 2; 2a,
2b vorhanden ist. Insbesondere dient das weitere Feldsteuerelement
9; 9b als Ersatz für eine Abschirmelektrode
6b im Bereich des zweiten, hier des oberen, Montageflansches
8. Hier ist beispielhaft wieder eine Anordnung
des Feldsteuerelements 9; 9a inklusive des weiteren
Feldsteuerelements 9; 9b in der Zwischenschicht 22 gewählt.
Bevorzugt steht das weitere Feldsteuerelement 9; 9b
in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Montageflansch 8
und/oder ist das weitere Feldsteuerelement 9; 9b durch eine
feldsteuermaterialfreie Zone, die sich entlang der
Längserstreckung des Isolatorteils 2; 2a, 2b erstreckt,
vom Feldsteuerelement 9; 9a im Bereich des ersten Montageflansches
4 getrennt.According to FIG. 2 c, in addition to the
Gemäss Fig. 2d kann zugleich ein erstes Feldsteuerelement
9; 9o in der Zwischenschicht 22 zwischen GFK-Rohr 2a und
Beschirmung 2b und ein zweites Feldsteuerelement 9, 9i auf
der Innenseite 21 des GFK-Rohrs 2a im Erdflanschbereich 7a
vorhanden sein. Dadurch wird eine weiter verbesserte
Feldsteuerung erreicht. Das erste integrierte und das
zweite innenliegende Feldsteuerelement 9o, 9i können aus
gleichem oder anderem Feldsteuermaterial und insbesondere
Varistormaterial hergestellt sein. Die zugehörigen Dicken
do, di und Längen lo, li können individuell ausgelegt sein.
Beispielhaft ist di > do und li < lo gewählt.According to FIG. 2d, a first
Fig. 3a und Fig. 3b zeigen ein Isolatorteil 2, 2c aus einem
Porzellan-Hohlisolator 2c, der auf der Innenseite 21
mit der Feldsteuerschicht 9, 9i ausgestattet ist. Optional
kann zusätzlich auch auf der Aussenseite 23 eine Feldsteuermaterialbeschichtung
9o, z. B. in disjunkten horizontalen
Streifen 9o, bevorzugt zwischen Isolatorschirmen
2c und insbesondere im unteren Erdflanschbereich 7a, vorhanden
sein. Insgesamt kann also das Feldsteuermaterial 9;
9a, 9b; 9i, 9o in einer Beschichtung oder auch massiven
Gestalt vorhanden sein, die auf einer Innenseite 21
und/oder integriert in einer Zwischenschicht 22 zwischen
Bestandteilen 2a, 2b des Isolatorteils 2; 2a, 2b und/oder
auf einer Aussenseite 23 des Isolatorteils 2; 2a, 2b; 2c
angeordnet ist.Fig. 3a and Fig. 3b show an
Gemäss Fig. 4 übernimmt das Feldsteuermaterial 9; 9s eine
mechanisch tragende Funktion. Bevorzugt übernimmt das
Feldsteuermaterial 9; 9s im Isolatorteil 2; 2b die ausschliessliche
mechanisch selbsttragende Funktion, so dass
ein herkömmliches selbsttragendes Kunststoffrohr 2a entfallen
kann. Ein solches Feldsteuermaterial-Isolatorrohr
2; 2b inklusive 9s ist besonders einfach im Aufbau und besonders
dünn im Durchmesser.According to FIG. 4, the
Für Gleichstromanwendungen soll das Feldsteuerelement 9;
9i, 9s gemäss Fig. 2a, Fig. 3a und Fig. 4 am Isolatorteil
2; 2a, 2b; 2c vollflächig und entlang einer Längserstreckung
x des Isolatorteils 2; 2a, 2b; 2c durchgehend
vorhanden sein und sowohl mit dem ersten Montageflansch
4; 8 als auch mit dem zweiten Montageflansch 8; 4 in elektrischem
Kontakt stehen.For DC applications, the
Eine bevorzugte Materialwahl für die Feldsteuermaterialien
9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s umfasst eine Matrix, die mit Mikrovaristorpartikeln
und/oder Partikeln hoher Dielektrizitätskonstante
gefüllt ist. Als Mikrovaristorpartikel kommen
beispielsweise dotierte ZnO-Partikel, TiO2-Partikel
oder SnO2-Partikel in Frage. Hohe Dielektrizitätskonstante
weisen z. B. BaTiO3-Partikel oder TiO2-Partikel auf.
Im Falle von ZnO-Mikrovaristorpartikeln werden diese typischerweise
in einem Temperaturbereich von 800 °C bis
1200 °C gesintert. Nach einem Aufbrechen und gegebenenfalls
Sieben des Sinterprodukts weisen die Mikrovaristorpartikel
eine typische Teilchengrösse von kleiner als
125 µm auf. Die Matrix wird anwendungsspezifisch gewählt
und kann z. B. ein Epoxy, Silikon, EPDM, Thermoplast,
thermoplastisches Elastomer oder Glas umfassen. Die
Befüllung der Matrix mit Mikrovaristorpartikeln kann beispielsweise
zwischen 20 Volumen% und 60 Volumen% betragen.A preferred choice of material for the
Fig. 5 zeigt Berechnungen der E-Feldverteilung E(x), normiert
auf ein maximales E-Feld E0, als Funktion der Längenortskoordinate
x des Isolatorteils 2 und der Zeit, dargestellt
durch sukzessive Momentaufnahmen a, b, c für eine
herkömmliche Durchführung 1 mit Abschirmelektrode 6 gemäss
Fig. 1 und D, E, F, G für eine erfindungsgemässe Durchführung
1'. Die Berechnungen wurden für eine SF6 170 kV
Durchführung mit GFK-Rohr 2a und Silikonbeschirmung 2b gemäss
herkömmlichem Aufbau 1 oder erfindungsgemässem Aufbau
1' gemacht. In Fig. 5 ist die elektrische Feldstärke E(x)
an der Grenzfläche Silikon - Luft während oder kurz nach
Anlegen einer Blitzstossspannung dargestellt, mit Zeitverzögerungen
von 0,5 µs / 2,2 µs / 20 µs für die Kurven
a, b, c und 0,5 µs / 1,0 µs / 5 µs / 20 µs für die Kurven
D, E, F, G. Man erkennt deutlich, dass durch das neue
Design der Durchführung 1' die E-Feldspitzen vermieden
werden und zu jedem Zeitpunkt eine homogenere E-Feldverteilung
erreicht wird. Zudem sind die Bereiche erhöhter
Feldstärke nicht mehr ortsfest, was sich vorteilhaft auf
das dielektrische Verhalten der Durchführung 1' auswirkt.
Mit Hilfe der Feldberechnungen und der nichtlinear elektrischen
und/oder dielektrischen Eigenschaften des Feldsteuerelements
9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s kann das Feldsteuerungs-Design
der Durchführung 1' optimiert werden.5 shows calculations of the E field distribution E (x) normalized to a maximum E field E 0 as a function of the longitudinal coordinate x of the
Fig. 6 zeigt eine ungenügende Auslegung, wobei das
Feldsteuerelement 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s eine zu hohe
elektrische Leitfähigkeit aufweist oder die Länge l; l1, l2
zu kurz gewählt ist. Dadurch breitet sich das E-Feld entlang
der Feldsteuerschicht 9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s aus, wird
dabei aber nicht abgebaut, so dass am Ende der Feldsteuerschicht
9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s gleichwohl wieder eine Feldüberhöhung
auftritt, die zu Teilentladungen, Überschlägen
oder Durchschlägen führen kann. Wird andererseits eine zu
niedrige elektrische Leitfähigkeit des Feldsteuermaterials
9; 9a, 9b; 9i, 9o; 9s gewählt, so kann das E-Feld nicht
effektiv kontrolliert oder gesteuert werden. Für eine optimale
Auslegung eines varistorartigen Feldsteuerelements
9; 9a; 9i, 9o; 9s im Erdflanschbereich 7, 7a kann die einfache,
aber wirkungsvolle Regel angegeben werden, dass die
Feldsteuerelementlänge l; l1, l2 grösser oder gleich einem
Verhältnis einer Stossspannung zu der kritischen elektrischen
Feldstärke zu wählen ist, die das Varistor-Schaltverhalten
des Feldsteuerelements 9; 9a, 9b; 9i, 9o;
9s charakterisiert.Fig. 6 shows an insufficient design, wherein the
Verwendungen der erfindungsgemässen dielektrischen Durchführung 1' betreffen u.a. den Einsatz als Durchführung 1' in einem elektrischen Hochspannungsapparat, insbesondere einem Trenner, Freiluft-Leistungsschalter, Vakuumschalter, Dead Tank Breaker, Stromwandler, Spannungswandler, Transformator, Leistungskondensator oder Kabelendverschluss oder in einer elektrischen Schaltanlage für Hoch- oder Mittelspannung. Gegenstand der Erfindung ist auch ein elektrischer Hochspannungsapparat, insbesondere ein Trenner, Freiluft-Leistungsschalter, Dead Tank Breaker, Stromwandler, Spannungswandler, Transformator, Leistungskondensator oder Kabelendverschluss, bei dem eine dielektrische Durchführung 1' wie zuvor beschrieben vorhanden ist. Ebenso wird eine elektrische Schaltanlage, insbesondere eine Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlage, umfassend einen solchen elektrischen Hochspannungsapparat beansprucht. Uses of the inventive dielectric implementation 1 'relate inter alia. the use as implementation 1 ' in a high voltage electrical apparatus, in particular a disconnector, outdoor circuit-breaker, vacuum switch, Dead Tank Breaker, Current Transformer, Voltage Transformer, Transformer, Power capacitor or cable termination or in an electrical switchgear for high or low Medium voltage. The invention is also a high-voltage electrical apparatus, in particular a disconnector, Outdoor Circuit Breaker, Dead Tank Breaker, Current Transformer, Voltage transformer, transformer, power capacitor or cable termination, wherein a dielectric Implementation 1 'as described above is present. As well is an electrical switchgear, in particular a High or medium voltage switchgear comprising a claimed such high voltage electrical apparatus.
- 11
- Konventionelle HochspannungsdurchführungConventional high voltage feedthrough
- 1'1'
- FGM-HochspannungsdurchführungFGM-high-voltage bushing
- 22
- Selbsttragender IsolatorSelf-supporting insulator
- 2020
- Isolation (fest, flüssig, gelartig, gasförmig), Epoxy, Schaumstoff, Öl, Luft, SF6 Isolation (solid, liquid, gel, gaseous), epoxy, foam, oil, air, SF 6
- 2121
- Innenseite des IsolatorteilsInside of the insulator part
- 2222
- Zwischenschicht des IsolatorteilsInterlayer of the insulator part
- 2323
- Aussenseite des IsolatorteilsOutside of the insulator part
- 2a2a
- GFK-Rohr (glasfaserverstärkter Kunststoff), glasfaserverstärktes Epoxy-RohrGRP pipe (glass fiber reinforced plastic), glass fiber reinforced epoxy tube
- 2b2 B
- Aussenisolator, Beschirmung, Silikon-BeschirmungExternal insulator, shielding, silicone shielding
- 2c2c
- Porzellanisolatorporcelain insulator
- 33
- Stromleiter (auf Hochspannungspotential)Conductor (at high voltage potential)
- 3a3a
- Mittelachsecentral axis
- 3b3b
- Stromanschlusspower connection
- 3c3c
- Stromanschlusspower connection
- 44
- Flansch (geerdet), ErdflanschFlange (grounded), ground flange
- 4646
- Kontaktierung zwischen Flansch und AbschirmelektrodeContact between flange and shielding electrode
- 55
- Gehäuse von HochspannungsapparatHousing of high voltage apparatus
- 66
- Abschirmelektrodeshield
- 6a6a
- Abschirmelektrode, ErdungselektrodeShielding electrode, earthing electrode
- 6b6b
- Abschirmelektrode, HochspannungselektrodeShielding electrode, high voltage electrode
- 77
- Stark feldbelastete ZoneHeavily field-polluted zone
- 7a7a
- Feldbelastungszone im ErdflanschbereichField load zone in Erdflanschbereich
- 7b7b
- Feldbelastungszone im HochspannungsflanschbereichField loading zone in high voltage flange area
- 88th
- HochspannungsflanschHochspannungsflansch
- 99
- Feldsteuerndes Material, FGM, Varistormaterial, feldsteuernde BeschichtungField controlling material, FGM, varistor material, field controlling coating
- 9a9a
- FGM im ErdflanschbereichFGM in the earth flange area
- 9b9b
- FGM im HochspannungsflanschbereichFGM in high voltage flange area
- 9i9i
- FGM auf Isolator-InnenflächeFGM on insulator inner surface
- 9o9o
- FGM auf Isolator-AussenflächeFGM on insulator outer surface
- 9s9s
- selbsttragendes feldsteuerndes Isolatorrohrself-supporting field-controlling insulator tube
- aa
- konventionelle Durchführung, nach 0,5 µsconventional implementation, after 0.5 μs
- bb
- konventionelle Durchführung, nach 2,2 µsconventional implementation, after 2.2 μs
- cc
- konventionelle Durchführung, nach 20 µsconventional implementation, after 20 μs
- DD
- FGM-Durchführung, nach 0,5 µsFGM implementation, after 0.5 μs
- Ee
- FGM-Durchführung, nach 1,0 µsFGM implementation, after 1.0 μs
- FF
- FGM-Durchführung, nach 5 µsFGM implementation, after 5 μs
- GG
- FGM-Durchführung, nach 20 µsFGM implementation, after 20 μs
- d, d(l)d, d (l)
- Dicke der feldsteuernden Beschichtung oder des feldsteuernden RohrsThickness of the field controlling coating or the field controlling tube
- di, do d i , d o
- Dicke der feldsteuernden Innenschicht oder AussenschichtThickness of field controlling inner layer or outer layer
- ll
- Länge der feldsteuernden Beschichtung oder des feldsteuernden RohrsLength of field-controlling coating or the field controlling tube
- l1, l2 l 1 , l 2
- Länge der feldsteuernden Beschichtung im Erdflanschbereich oder HochspannungsflanschbereichLength of the field-controlling coating in the Erdflanschbereich or high voltage flange area
- E(x)Ex)
- elektrische Feldverteilung entlang Hochspannungsdurchführungelectric field distribution along high voltage feedthrough
- Eo E o
- maximales elektrisches Feld, Normierungsfeldmaximum electric field, normalization field
- xx
- Ortskoordinate entlang Längserstreckung der FGMDurchführungLocation coordinate along the longitudinal extent of the FGM implementation
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