СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭКРАНИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
CONNECTION ELEMENT FOR ELECTRIC SCREENING DEVICE

Изобретение относится к соединительному элементу для соединения первого размещенного вокруг ввода электропроводки электрического экранирующего устройства с, по меньшей мере, одним размещенным вокруг ввода электропроводки трубчатым изолирующим барьером и, по меньшей мере, одного второго размещенного вокруг ввода электропроводки электрического экранирующего устройства с, по меньшей мере, одним размещенным вокруг ввода электропроводки трубчатым изолирующим барьером. Также изобретение относится к электрическому экрану для ввода электропроводки и к способу для изготовления электрического экрана для ввода электропроводки.
Электрическое соединение электрических установок, в частности, высоковольтных установок, требует высоких технических затрат на электрическое экранирование подводящих и отводящих проводников под напряжением. В частности, в случае отводящей проводки и вводов к электрическим установкам в любой момент должно иметься электрическое экранирование и по всей электрической проводке. В частности, в случаях, когда электрическая установка представляет собой трансформатор с масляным охлаждением или дроссельную катушку для высоких рабочих напряжений, электропроводка размещена в заземленном и маслосодержащем колпаке соответствующей электрической установки.
Прежде всего, для высоких постоянных напряжений, которые возникают при передачах постоянного тока высокого напряжения (HGÜ), электрическое экранирование электропроводки является обязательным. При этом возникающие электрические и механические нагрузки должны посредством маслозаполненной барьерной системы в соединении с трубчатым электродом компенсироваться в любой момент и для каждого возможного чрезвычайного положения. Это возможно только посредством сквозного барьерного устройства в качестве электрического экрана вокруг ввода электропроводки.
В документе DE 690 24 335 Т2 описана втулка для высоких постоянных напряжений. Согласно описанному там изобретению, посредством размещенного вокруг места стыка конденсаторного элемента реализуется емкостное управление электрическим полем. При этом, в зависимости от расположенных один в другом радиусов конденсаторного элемента, определяется слой в осевом направлении относительно ввода электропроводки, который выполнен по типу прямого, ориентированного вдоль ввода электропроводки усеченного конуса.
Кроме того, в документе DE 690 12 258 Т2 описана внутренняя стенка конденсатора для управления полем соединения проводников трансформаторного ввода. Согласно описанному там изобретению, изолирующая стенка конденсатора предотвращает пробой электрического напряжения за счет того, что этот барьер пригоден для емкостного, а также резистивного управления электрическим полем и рассчитан таким образом, что возникающие напряжения и напряженности поля в любой зоне не приводят к разрушению барьеров.
В случае концепции высоковольтного трансформатора, в частности, HGÜ-трансформатора, возникает проблема, заключающаяся в том, что барьеры электрического экрана, ввиду конструктивно увеличивающихся размеров трансформаторных обмоток и связанного с этим слишком малого расстояния между трансформаторными обмотками и стенкой кожуха внутри камеры кожуха с теми же самым размерами, должны укорачиваться. Поэтому необходимое, ввиду изоляционно-технических причин, перекрытие между экраном стороны обмоток и экраном вывода из камеры кожуха при обычном конструктивном исполнении более уже не предоставляется без дополнительных мер.
Недостатком всех решений предшествующего уровня техники является то, что обычные экранирующие устройства вокруг высоковольтного ввода электропроводки, в частности, для HGÜ-применений, не обеспечивают полного перекрытия барьерных систем экранирующих устройств.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание экрана вокруг ввода электропроводки, который обеспечивает быстрое и простое создание сквозного экранирования вокруг ввода электропроводки, даже при конструктивно неблагоприятных предпосылках внутри пространства кожуха.
Изобретение решается признаками пункта 1 формулы изобретения. В соответствии с изобретением предусмотрено, что соединительный элемент может вдвигаться в электрические экранирующие устройства и имеет, по меньшей мере, два трубчатых изоляционных барьера, причем два трубчатых изоляционных барьера связаны друг с другом. Соединительный элемент перерывает мостом через соединяемые друг с другом изоляционные барьеры возможный промежуток между барьерами первого и второго электрических экранирующих устройств. Одновременно соединение обоих изоляционных барьеров гарантирует, что, с одной стороны, обеспечивается соответствующая электрическая прочность в качестве электрического экрана, а с другой стороны, обеспечивается механическая стабильность соединительного элемента. Соединенные друг с другом изоляционные барьеры в экранирующих устройствах имеют возможность сдвига, так что возможно простое и быстрое размещение электрического экрана вокруг ввода электропроводки.
«Трубчатый» в смысле изобретения означает, что обозначенные таким образом элементы имеют продольную протяженность в осевом направлении ввода электропроводки и выполнены с почти круговым поперечным сечением. При этом определенный таким образом элемент не должен, однако, полностью выполняться по типу трубки, а может иметь на своих сегментах выемки и частичные отверстия.
Определение «круговой» в смысле изобретения включает в себя также отклоняющиеся от этого поперечные сечения, например, эллиптические, треугольные или многоугольные конфигурации.
В соответствии с изобретением предусмотрено, что два трубчатых изоляционных барьера, соответственно, могут вдвигаться в трубчатые изолирующие барьеры первого и второго электрического экранирующего устройства. Для этого обеспечена прямая и сквозная конфигурация барьерного устройства, также и в случае, когда весь экран ввода электропроводки состоит из множества сегментов.
В предпочтительном варианте осуществления соединительного элемента трубчатые изоляционные барьеры соединены посредством, по меньшей мере, одного промежуточного держателя. Предпочтительным образом трубчатые изоляционные барьеры и/или промежуточный держатель состоят, по меньшей мере, частично из изоляционного материала, в частности, прессшпана.
В соответствии с изобретением предусмотрено, что длина трубчатых изоляционных барьеров различна. Тем самым, с одной стороны, обеспечивается наилучшее согласование соединительного элемента с промежуточным пространством между первым и вторым экранирующим устройством. Одновременно с помощью радиально соотнесенных с вводом электропроводки ступенчатых длин изоляционных барьеров соединительного элемента могут компенсироваться возникающие электрические и механические нагрузки. Помимо этого ступенчатые системы изоляционных барьеров облегчают вдвигание соединительного элемента в экранирующее устройство за счет того, что соединительный элемент посредством отдельных изоляционных барьеров направляется вдоль соответственно корреспондирующихся направляющих экранирующего устройства.
Промежуточный держатель выполнен таким образом, что, с одной стороны, промежуточные расстояния между трубчатыми изоляционными барьерами стороны, обращенной к первому электрическому экранирующему устройству, и промежуточными расстояниями барьеров первого электрического экранирующего устройства корреспондируют. Альтернативно или дополнительно, промежуточные расстояния между трубчатыми изоляционными барьерами стороны, обращенной ко второму электрическому экранирующему устройству, и промежуточными расстояниями барьеров второго электрического экранирующего устройства также могут корреспондировать. Даже при различных промежуточных расстояниях барьеров в первом и втором экранирующих устройствах соответствующим образом сформированные промежуточные держатели между изоляционными барьерами гарантируют сквозное соединение барьерного приспособления. В этом случае изоляционные барьеры тогда ориентированы не параллельно и концентрично относительно оси вращения ввода электропроводки, а имеют, например, конусообразную конфигурацию относительно ввода электропроводки. Соединительный элемент может при этом компенсировать отклоняющиеся промежуточные расстояния отдельных барьеров первого экранирующего устройства по сравнению с промежуточными расстояниями барьеров второго экранирующего устройства.
Предпочтительным образом промежуточный держатель выполнен как кольцо и/или колодка. В соответствии с изобретением, по меньшей мере, два промежуточных держателя расположены эквидистантно на круговой поверхности трубчатого изоляционного барьера.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения трубчатые изоляционные барьеры могут объединяться в модульные элементы и соединяться друг с другом через промежуточный держатель. Соответствующий изобретению соединительный элемент выполнен из модульных элементов, которые, со своей стороны, могут соединяться посредством промежуточных держателей. Промежуточные держатели гарантируют механическую стабильность соответствующих модульных элементов. Соединительный элемент может составляться из модульных конструктивных узлов изоляционных барьеров в форме модульных элементов и легко создаваться. Промежуточные держатели, расположенные радиально снаружи и/или внутри, могут использоваться на собранных в виде модульных элементов изоляционных барьерах для взаимного закрепления. Промежуточные держатели могут при этом состыковываться друг с другом как система разъемов посредством соответствующих штекерных приспособлений, например, посредством соединения в шпунт и гребень. В качестве альтернативы, промежуточные держатели между модульными элементами могут соединяться посредством обычных крепежных элементов, таких как винты.
В соответствии с изобретение между барьерами первого и второго электрического экранирующего устройства, а также между трубчатыми изоляционными барьерами циркулирует изоляционная жидкость, в частности масло. Для соединения первого электрического экранирующего устройства и второго электрического экранирующего устройства служат несколько соединительных элементов для перекрытия мостиками продольных промежутков между первым и вторым электрическим экранирующим устройством, причем соединительные элементы могут вдвигаться друг в друга. Промежуток между двумя электрическими экранирующими устройствами может перекрываться модульной сборкой из нескольких соединительных элементов, которые, соответственно, могут вдвигаться один в другой. Тем самым возможна не только модульная сборка соединительных элементов самих по себе, но и одновременно модульная структура системы из нескольких соединительных элементов.
Соединительный элемент для соединения электрического экранирующего устройства трансформаторной обмотки может соединяться с вводом электропроводки трансформаторного корпуса. Предпочтительным образом, промежуток между отдельными изоляционными барьерами по изоляционно-техническим причинам не более чем 300 мм.
В предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению соединительного элемента несколько промежуточных держателей относительно ввода электропроводки размещены между изоляционными барьерами с радиальным и/или осевым смещением относительно друг друга. Соединительный элемент может посредством, по меньшей мере, одного промежуточного держателя располагаться на управляющем электроде, размещенном вокруг ввода электропроводки.
Вышеуказанная задача изобретения также решается признаками пункта 16 формулы изобретения. В соответствии с изобретением, согласно способу изготовления электрического экрана вокруг ввода электропроводки, сначала предусматривается изготовление первого электрического экранирующего устройства с, по меньшей мере, одним расположенным вокруг ввода электропроводки трубчатым изоляционным барьером. В это первое электрическое экранирующее устройство вдвигается соединительный элемент с, по меньшей мере, двумя трубчатыми, по меньшей мере, частично связанными друг с другом изоляционными барьерами и затем фиксируется. Крепление может осуществляться посредством механической затяжки барьеров друг к другу и/или посредством внешнего держателя. Затем соединительный элемент связывается с вторым электрическим экранирующим устройством с, по меньшей мере, одним расположенным вокруг ввода электропроводки трубчатым изоляционным барьером. Задача изобретения также решается электрическим экраном вокруг ввода электропроводки согласно пункту 17 формулы изобретения.
Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов формулы изобретения. Некоторые приведенные для примера варианты осуществления поясняются с помощью чертежей, на которых показано следующее:
Фиг.1 - схематичный вид сбоку соответствующего изобретению соединительного элемента между двумя электрическими экранирующими устройствами;
Фиг. 2а, 2b, 2с, 2d - схематичный вид различным образом ступенчато выдвинутых в осевом направлении соединительных элементов, соответствующих изобретению;
Фиг.3 - схематичный вид электрических экранирующих устройств с, соответственно, соединительным элементом, соответствующим изобретению, для соединения двух обмоток.
Фиг.1 показывает схематичный вид сбоку соответствующего изобретению соединительного элемента 1 между первым электрическим экранирующим устройством 2 трансформаторной обмотки 14 (не показана) и вторым электрическим экранирующим устройством 3 для ввода электропроводки из трансформаторного корпуса 13. Первое электрическое экранирующее устройство 2 имеет барьерные элементы 5а, 5b, 5c, 5d, 5e, которые размещены вокруг тела 11 обмотки. Вокруг ввода 4 электропроводки размещен трубчатый управляющий электрод 10 из меди для изоляции и направления поля. Управляющий электрод 10 частично изолирован бумажным слоем 9. Ввод 4 электропроводки, управляющий электрод 10, первое и второе электрические экранирующие устройства 2, 3 и соединительный элемент 1 являются осесимметричными относительно оси, показанной пунктирной линией.
Эта осевая симметрия, однако, не представляет никакого ограничения сущности изобретения, так как в смысле изобретения также частично осесимметричные или сегментированные барьерные устройства 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 6a, 6b, 6c, 6d, 7a, 7b, 7c, 7d заявляются посредством признаков формулы изобретения.
Первое электрическое экранирующее устройство 2 размещено относительно управляющего электрода 10 в радиальном направлении. Ввиду технических требований по высокому напряжению промежуток 12 между обмотками 11 и соответствующей стенкой 13 кожуха имеет определенное минимальное расстояние. Барьерные элементы 5а 5b, 5c, 5d, 5e первого электрического экранирующего устройства 2 для этого выполняются слишком короткими, чтобы гарантировать позиционирование трансформаторной активной части. Второе электрическое экранирующее устройство 3 для ввода 4 электропроводки также не вдвигается в первое электрическое экранирующее устройство 2. Поэтому соответствующий изобретению соединительный элемент 1 вдвигается между барьерной системой 5а, 5b, 5c, 5d, 5e первого электрического экранирующего устройства 2 и барьерной системой 6а, 6b, 6c, 6d, 6e второго электрического экранирующего устройства 3. На основе известных промежуточных расстояний между отдельными барьерными элементами 5а 5b, 5c, 5d, 5e или 6а, 6b, 6c, 6d первого электрического экранирующего устройства 2 и второго электрического экранирующего устройства 3 промежуточные держатели 8 соединительного элемента 1 выбираются таким образом, что обеспечивается вдвигание с точной посадкой трубчатых изоляционных барьеров 7а, 7b, 7c, 7d в соответственно корреспондирующие отверстия первой 5а, 5b, 5c, 5d, 5e или второй барьерной системы 6а, 6b, 6c, 6d. В этом барьерном приспособлении 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 6a, 6b, 6c, 6d, 7a, 7b, 7c, 7d может, кроме того, циркулировать масло в качестве изоляционной среды. Также сверху соединительного элемента 1 обеспечивается достаточный свободный масляный участок для стенки 13 кожуха. Между изоляционными барьерами 7a, 7b, 7c, 7d выполнены промежуточные держатели 8 в виде колец или колодок.
Фиг.2 показывает различные варианты осуществления соответствующих изобретению соединительных элементов 1. Осевая длина соответствующих трубчатых изоляционных барьеров 7а, 7b, 7c, 7d может при этом быть различной. Также промежуточные держатели 8 предпочтительным образом между трубчатыми изоляционными барьерами 7а, 7b, 7c, 7d в радиальном и/или осевом направлении - относительно продольной протяженности ввода 4 электропроводки - позиционированы по-разному. Тем самым обеспечивается вдвигание друг в друга изоляционных барьеров 7а, 7b, 7c, 7d в соответствующие барьеры барьерной системы 5а, 5b, 4c, 5d, 5e первого электрического экранирующего устройства 2 и барьерной системы 6а, 6b, 6c, 6d второго электрического экранирующего устройства 3.
Фиг.3 показывает схематичный вид сверху HGÜ-трансформатора с соответствующим изобретению соединительным элементом 1. Каминообразно выполненные барьеры 5а 5b, 5c, 5d, 5e первого электрического экранирующего устройства 2 на обмотках 11 HGÜ-трансформатора соединены посредством соединительного элемента 1 с барьерной системой 6а, 6b, 6c, 6d вокруг вывода электропроводки из трансформаторного корпуса. Тем самым обеспечивается то, что во время работы возникающие электрические поля направляются внутри барьерного приспособления 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 6a, 6b, 6c, 6d, 7a, 7b, 7c, 7d. Соединительный элемент 1 обеспечивает, кроме того, то, что первое электрическое экранирующее устройство 2 с вторым электрическим экранирующим устройством 3 соединено с точной посадкой как вывод из кожуха.