Hochspannungsdurchführung für ölgekühlte elektrische Geräte

Abstract

 Bei an Hochspannung liegenden elektrischen Geräten, insbesondere Maschinen- und Netztransformatoren, sind Bauteile (3, 5) zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Endes eines Durch­führungsleiterbolzens (3) mit einem Hochspannung führenden Anschlußleiter (12) häufig in einer kelchförmigen Abschirmung (4) angeordnet. Erfindungsgemäß ist zur Dämpfung hochfrequenter Schaltschwingungen ein das Ende des Anschlußleiters (12) bilden­der indunktionsarmer Festwiderstand (9) räumlich und elektrisch zwischen der kelchförmigen Abschirmung (4) und einem dieser ähn­lichen kelchförmigen Abschirmtopf (10) angeordnet, wobei elektrisch parallel und räumlich koaxial zu dem Festwiderstand (9) eine den Laststrom führende eisenlose Drosselwicklung (8) vorgesehen ist, die mit ihrem einen Ende den Abschirmtopf (10) und mit ihrem anderen Ende die Abschirmung (4) umfaßt. Die Kom­bination aus einer Hochspannungsdurchführung (2)mit einem Dämp­fungsglied für Schwingungen im MHz-Bereich ist insbesondere zweckmäßig in den Fällen, in denen ein 400 kV-Transformator mit einer SF₆-Schaltanlage direkt gekuppelt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsdurchführung für ölgekühlte elektrische Geräte, insbesondere an Hochspannung lie­gende Maschinen- und Netztransformatoren, bei denen Bauteile zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Endes eines Durch­führungsleiterbolzens mit einem Hochspannung führenden Anschluß­leiter in einer kelchförmigen Abschirmung liegen.

[0002] Eine derartige Hochspannungsdurchführung ist durch die DE-OS 25 54 460 bekannt geworden. Diese bekannte Durchführung ist über Schraubverbindungen und flexible Leiterabschnitte mit dem Ende der anzuschließenden Wicklungsausleitung verbunden. Zur Vermeidung nach außen hin wirksamer Inhomogenitäten des elektri­schen Feldes ist diese Schraubverbindung zusammen mit den flexi­blen Leiterabschnitten im Betriebszustand vollständig in eine kelchförmige Abschirmung eingetaucht.

[0003] Im Zuge des weiteren Netzausbaus und den sich daraus ergebenden Verkleinerungen der Netzimpedanzen einerseits und andererseits weiter anwachsender durch Schaltvorgänge zu beherrschende Lei­stungen wächst die Gefährdung von an Hochspannung liegenden Geräten, insbesondere von deren Wicklungen, durch Resonanzanre­gungen mit Frequenzen im MHz-Bereich. Bisher vorgeschlagene Abhilfemaßnahmen bestehen überwiegend in der Beschaltung der Wicklungen, beispielsweise durch ZnO-Elemente gemäß der EP-A1-0 163 907. Besonders hohe Frequenzen werden bei Anschluß von resonanzschwingungsempfindlichen Geräten an SF₆-isolierten Schaltanlagen erreicht.

[0004] Zur Dämpfung hochfrequenter von Schaltanlagen ausgehender Schwin­gungen beim Auftreffen beispielsweise auf Transformatoren, ist durch die DE-OS 28 42 341 auch schon ein Dämpfungsglied bekannt geworden, bei dem in konzentrischer Anordnung von innen nach außen und elektrisch zueinander parallel geschaltet ein span­nungsabhängiger Widerstand, ein induktionsarmer Festwiderstand und eine Drosselwicklung vorgesehen sind. Die gesonderte Anord­nung derartiger Dämpfungsglieder vor dem Eingang von Hochspan­nungstransformatoren erfordert jedoch einen noch größeren Raum­bedarf als sich aus der Vergrößerung von Transformatorabmessun­gen infolge Beschaltung der Wicklungen mit ZnO-Elementen ergibt.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für resonanz­empfindliche Hochspannungsgeräte, wie beispielsweise Netz- oder Maschinentransformatoren, eine raumsparende Anordnung zu schaffen, durch die hochfrequente, durch Schaltvorgänge oder ähnliches verursachte Schwingungen so weit gedämpft werden, daß eine Schädigung der beschalteten Geräte auszuschließen ist.

[0006] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit einer Hochspannungsdurch­führung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein das Ende des Anschlußleiters bildender induktionsarmer Festwider­stand räumlich und elektrisch zwischen einer kelchförmigen Ab­schirmung und einem dieser ähnlichen kelchförmigen Abschirmung­topf liegt und daß elektrisch parallel und räumlich koaxial zu dem Festwiderstand eine den Laststrom führende eisenlose Drossel­wicklung vorgesehen ist, die mit ihrem einen Ende den Abschirm­topf und mit ihrem anderen Ende die Abschirmung umfaßt.

[0007] Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist die Drossel­wicklung aus zwei radial übereinander liegenden elektrisch parallel geschalteten in der Wicklungsmitte räumlich gegeneinan­der ausgekreuzten Leitern gewickelt und besteht der Festwider­stand aus einem Stapel von in Achsrichtung aneinanderliegenden Widerstandsscheiben.

[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 sowie 5 bis 8 angegeben.

[0009] Erfindungsgemäß gestaltete Hochspannngsdurchführungen sind sehr vorteilhaft, weil sie praktisch ohne besonderen Raumbedarf durch die Ergänzung mit einem Dämpfungsglied die über sie an Spannung liegenden Geräte zuverlässig vor resonanzanregenden hochfrequenten Schwingungen schützen. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung kann dabei auf die verhältnismäßig aufwendige Beschaltung einzelner Bauteile der zu schützenden Geräte ebenso verzichtet werden wie auf neben diesen Geräten aufzustellende Dämpfungsgliederin besonderen Ge­häusen.

[0010] Ein Ausführungsbeispiel wird anhand einer Zeichnung näher er­läutert.

[0011] In einen nicht näher dargestellten vollständig mit Öl gefüllten und allseitig geschlossenen Transformatorkessel ist in dessen Deckel 1 eine Hochspannungsdurchführung 2 mit einem Durchführungs­leiterbolzen 3 eingebaut. Das untere Ende der Hochspannungs­durchführung 2 taucht zusammen mit dem unteren Ende des Durch­führungsleiterbolzens 3 in eine kelchförmige Abschirmung 4 ein. Das untere Ende des Durchführungsleiterbolzens 3 trägt über nicht dargestellte Klemmverbindungen flexible Anschlußleiter 5, von denen mehrere elektrisch parallel geschaltet und gleichmäßig auf den Umfang verteilt angeordnet sind und den Durchführungs­leiterbolzen 3 galvanisch mit einer Anschlußplatte 6 sowie mit einem Wicklungsende 7 von einer Drosselwicklung 8 verbinden.

[0012] Koaxial zur Achse der Hochspannungsdurchführung 2 setzt sich die Anschlußplatte 6 unterhalb der kelchförmigen Abschirmung 4 in einem induktionsarmen Festwiderstand aus einem Stapel von in Achsrichtung aneinanderliegenden Widerstandsscheiben 9 fort. Die Widerstandsscheiben 9 liegen konzentrisch innerhalb der Drosselwicklung 8. Sowohl die Drosselwicklung 8 als auch der Stapel aus den Widerstandsscheiben 9 stützen sich an einem kelchförmigen Abschirmtopf 10 ab, der einen schräg verlaufen­den Schlot 11 zur Aufnahme einer Wicklungsausleitung 12 trägt.

[0013] Die Drosselwicklung 8 ist aus zwei radial übereinander angeord­neten elektrisch parallel geschalteten Leitern gewickelt, die vorzugsweise von Kupferseilen mit kreisrundem Querschnitt und Papierumspinnung als Isolierung dargestellt sind. Zur Ge­währleistung einer gleichmäßigen Strombelastung beider Leiter sind diese in der Mitte der Drosselwicklung 8 durch Auskreuz­leiter 16 gegeneinander ausgekreuzt. Die Enden der Drosselwick­lung 8 stützen sich auf Preßringen 13 ab.

[0014] Der innerhalb der Drosselwicklung liegende Festwiderstand be­steht aus einem Stapel von neun Widerstandsscheiben 9, von denen lediglich die mittlere durch kurze Stützen 14 von den jeweils benachbarten Widerstandsscheiben distanziert ist. Über die Stützen 14 sind die Enden der mittleren Widerstandsscheibe 9 über Potentialbrücken 15 mit den Auskreuzleitern 16 in der Mitte der Drosselwicklung 8 galvanisch verbunden. Dadurch ist eine gegenseitige Spannungssteuerung des Festwiderstandes und der Drosselwicklung 8 erzwungen.

[0015] Im normalen Betriebszustand sind die Hochspannungsdurchführung 2 sowie die ihr nachgeschalteten Widerstandsscheiben 9 und die Drosselwicklung 8 mit einem niederfrequenten Strom, beispiels­weise von 50 oder 60 Hz belastet. Dabei fällt an der Drossel­wicklung 8 deutlich weniger als 0,1 o/oo der Betriebsspannung ab und dabei tragen die Widerstandsscheiben 9 praktisch nichts zur Stromführung bei, da ihr Widerstand etwa beim 10⁴-fachen des Widerstands der Drosselwicklung 8 liegt. Die über die Hoch­spannungsdurchführung 2 zugeführte Spannung wird demzufolge nahe­zu ohne Spannungsabfall an die Wicklungsausleitung 12 weitergegeben.

[0016] Dieses Bild ändert sich jedoch, sobald eine hochfrequente Spannung im MHz-Bereich am Durchführungsleiterbolzen 3 ansteht. Für derartige hochfrequente Spannungen stellt die Drosselwicklung 8 über ihre Induktivität einen erheblichen Widerstand dar, so daß von hochfrequenten Spannungen nur ein Bruchteil an die Wicklungs­ausleitung 12 weitergeben wird. Außerdem wird die über die Wick­ lungsausleitung 12 versorgte Transformatorwicklung an der Aus­führung von Resonanzschwingungen gehindert.

Ansprüche

1. Hochspannungsdurchführung für ölgekühlte elektrische Geräte, insbesondere an Hochspannung liegende Maschinen- und Netztrans­formatoren, bei denen Bauteile (3, 5) zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Endes eines Durchführungsleiter­bolzens (3) mit einem Hochspannung führenden Anschlußleiter (12) in einer kelchförmigen Abschirmung (4) liegen,
dadurch gekennzeichnet,
- daß ein das Ende des Anschlußleiters (12) bildender induktions­armer Festwiderstand (9) räumlich und elektrisch zwischen der kelchförmigen Abschirmung (4) und einem dieser ähnlichen kelch­förmigen Abschirmtopf (10) liegt und
- daß elektrisch parallel und räumlich koaxial zu dem Festwider­stand (9) eine den Laststrom führende, eisenlose Drossel­wicklung (8) vorgesehen ist, die mit ihrem einen Ende den Abschirmtopf (10) und mit ihrem anderen Ende die Abschirmung (4) umfaßt.

2. Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel­wicklung (8) aus zwei radial übereinander liegenden, elektrisch parallel geschalteten, in der Wicklungsmitte räumlich gegenein­ander ausgekreuzten Leitern gewickelt ist.

3. Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß als Leiter Leiterseile mit kreisrundem Querschnitt dienen.

4. Hochspannungsdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fest­widerstand aus einem Stapel von in Achsrichtung aneinander liegenden Widerstandsscheiben (9) besteht.

5. Hochspannungsdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hoch­spannungsdurchführung (2) das ölgekühlte elektrische Gerät direkt mit einer SF₆-isolierten Schalt-anlage verbindet.

6. Hochspannungsdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fest­widerstand (9), die Drosselwicklung (8) sowie die Abschirmung (4) und der Abschirmtopf (10) schaltanlagenseitig an der Hoch­spannungsdurchführung (2) vorgesehen sind.

7. Hochspannungsdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die bei einer Betriebsfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz wirksamen Wider­stände der Drosselwicklung (8) und des Festwiderstandes (9) um einen Faktor von etwa 10⁴ unterscheiden.

8. Hochspannungsdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß je einer der Anschlüsse der mittleren Widerstandsscheibe (9) zusätzlich zu seinem Anschluß an die benachbarte Widerstandsscheibe (9) mit je einem von zwei Auskreuzleitern (16) der Drosselwicklung (8) galvanisch verbunden ist.

Zeichnung