ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВВОД С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВЫВОДОМ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВВОД С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ВЫВОДОМ
ОПИСАНИЕ
Полезная модель относится к области высоковольтной техники, в частности к области высоковольтных вводов. Аспекты полезной модели затрагивают устройство для контактирования металлических слоев в таком высоковольтном вводе.
Высоковольтный ввод является компонентом, который в основном используется для того, чтобы соединять электрический ток на высоком потенциале от закрытой (герметической) активной части первого высоковольтного компонента, например трансформатора, генератора или силового выключателя, через барьер, как например заземленный корпус первого компонента, со вторым высоковольтным компонентом, таким, как например высоковольтная линия электропередачи. Подобное гнездо или ввод используется в распределительных устройствах, например в распределительных устройствах с газовой изоляцией или в высоковольтном оборудовании, таком как генераторы или трансформаторы для напряжения до нескольких сотен кВ, как правило, для напряжения между 24 и 800 кВ. Для сокращения и контроля электрического поля ввод включает в себя конденсаторный сердечник, который обеспечивает возможность контроля нагрузки посредством электрического поля. Для этого он включает в себя, по меньшей мере, один электропроводящий или полупроводящий элемент управления полем, заделанный в изоляционный материал, конденсаторный сердечник. Этот конденсаторный сердечник уменьшает градиенты напряженности электрического поля и
однородно разделяет электрическое поле по длине ввода. Для этого конденсаторный сердечник включает в себя слоистую прокладку из изолирующего бумагообразного материала, который намотан вокруг центрального провода. Дополнительно между следующими друг за другом слоями прокладки расположены элементы управления электрическим полем. Как правило, прокладка и элементы управления полем расположены в изолирующем электричество матричном материале, который может быть газом, жидкостью или твердым материалом.
Измерительный вывод отводит так называемую заземленную обкладку или последнюю обкладку конденсатора по направлению к фланцу и выводит ее при помощи заземляющей пружины на массу (фланец).
Измерительный вывод обычно используется для измерений частичного разряда (ТЕ), измерений тангенса (δ) и емкости и, кроме того, может использоваться в системе мониторинга частичного разряда трансформатора и/или ввода для измерения напряжения и для измерения фазового положения, а также для их синхронизации. При более высоких напряжениях норма IEEE предписывает применение самозаземляющегося измерительного вывода, который рассчитан на максимальное рабочее напряжение в 8 кВ и может выдерживать испытательное напряжение в 20 кВ.
Из полезной модели RU 38423 U1 (Кл. Н01В 17/26, опубл. 10.06.2004) известен высоковольтный ввод с остовом высоковольтного ввода, образованным из бумажной изоляции (3) и внутренней цилиндрической токоведущей трубой (1). В бумажной изоляции в процессе намотки размещают уравнительные обкладки (4). Измерительный вывод (2), размещенный на внешней стороне остова высоковольтного ввода, электрически соединен с последней уравнительной обкладкой (6).
Согласно известному уровню техники, измерительный вывод прикрепляется на последней стадии обмотки конденсаторного сердечника или после его изготовления. При этом одной из трудностей является точный контакт самого верхнего или последнего проводящего слоя элементов управления полем с измерительным выводом, причем, как правило, должно просверливаться отверстие перпендикулярно к центральному проводу или соответственно к конденсаторному сердечнику, которое должно иметь точную глубину. Соединительный элемент или соответственно измерительный вывод создает неоднородность в конденсаторном сердечнике и в принципе представляет собой слабое место таких вводов.
В свете вышеизложенного существует потребность в возможности подключения измерительного вывода к высоковольтным вводам, который имеет улучшенные свойства.
В первом аспекте предоставляется высоковольтный ввод. Он включает в себя провод, который проходит вдоль оси, конденсаторный сердечник, электроизолирующее покрытие вокруг конденсаторного сердечника, причем конденсаторный сердечник включает в себя электроизолирующую изоляционную ленту, которая намотана по спирали вокруг провода, несколько выравнивающих потенциал слоев фольги из электропроводного материала, которые расположены между витками изоляционной ленты, измерительный вывод, который электрически соединен с одним из расположенных   снаружи в радиальном направлении, выравнивающих потенциал слоев фольг и выведен наружу в радиальном направлении через покрытие, и упрочняющую прослойку из диэлектрического материала, которая расположена в радиальном направлении снаружи одного из внешних выравнивающих потенциал слоев фольги и в радиальном направлении внутри измерительного вывода.
На Фиг. 1 схематично показан частичный поперечный разрез высоковольтного ввода 1 с измерительным выводом 24 согласно уровню техники. Гнездо 1 по существу является вращательно-симметричным с осью А симметрии. По центру втулки 1 проходит сплошной металлический провод 2, который может быть также трубой или кабелем. Провод 2 проходит через сердечник 3, который также является по существу вращательно-симметричным относительно оси А симметрии. Сердечник 3 имеет прокладку в форме намотанной по спирали изоляционной ленты 4, которая намотана вокруг сердечника и пропитана отверждаемой эпоксидной смолой в качестве матричного материала 6. На определенных расстояниях от оси А между соседними витками прокладки 4 расположены выравнивающие потенциал слои фольги 5 в виде кусков или отрезков из металлической фольги, например из алюминиевой фольги или в виде кусков из углеродной бумаги, которые служат для управления электрическим полем. На внешней стороне сердечника предусмотрен фланец 10, который позволяет фиксировать втулку на заземленном корпусе трансформатора или распределительного устройства с газовой изоляцией или тому подобного. В производственных условиях провод 2 обладает высоким потенциалом, а сердечник обеспечивает электрическую изоляцию между проводом 2 и фланцем
10 с потенциалом массы или соответственно земли. На этой стороне ввода 1, которая, как правило, находится снаружи корпуса, изолирующее покрытие 20 окружает сердечник 3. Покрытие 20 приблизительно может быть пустой композитной конструкцией, например из фарфора, силикона или литьевой смолы, например эпоксидной смолы. Покрытие 20 защищает сердечник 3 от старения (ультрафиолетового излучения, влияния погоды) и обеспечивает тем самым хорошие изоляционные свойства во время всего периода эксплуатации ввода 1. Что касается зазора между сердечником 3 и покрытием 20, то, для того чтобы заполнить этот зазор, в него может быть введено изолирующее вещество 21, например изолирующая жидкость 21, которая может быть силиконовым гелем или полиуретановым гелем.
Посредством соединения, например паяного соединения 26, измерительный вывод 24 соединен с возможностью проведения электричества с самой внешней выравнивающей потенциал фольгой 5. При помощи изоляции 28 он изолирован от внешней среды, например от покрытия 20.
На фиг. 2 показан схематичный, изображенный упрощенно, поперечный разрез через высоковольтный ввод 1 с фиг. 1 по плоскости В-В. По сравнению с фиг. 1 количество витков изоляционной ленты 4 сокращено в целях наглядности, и изображены только два выравнивающие потенциал листа фольги 5, которые намотаны вокруг центрального провода 2.
На Фиг. 3 показан фрагмент аналогичного с фиг. 1 высоковольтного ввода 1, у которого имеется измерительный вывод 24 согласно вариантам осуществления полезной модели. При этом в  радиальном направлении снаружи самой внешней выравнивающей потенциал фольги 5 предусмотрена упрочняющая прослойка 30 в виде пластины из полимерного материала. Между этой упрочняющей прослойкой 30 и выравнивающей потенциал фольгой 5 конец металлического многожильного провода 33 соединен с выравнивающей потенциал фольгой 5, например, посредством первого паяного соединения 31. Металлический многожильный провод 33 обведен вокруг упрочняющей прослойки 30 и на ее расположенной снаружи в радиальном направлении стороне соединен с измерительным выводом 24, например, посредством второго паяного соединения 32. Вокруг имеющего, как правило, форму стержня измерительного вывода 24 предусмотрена изоляция 28. Паяные соединения 31, 32 могут быть также выполнены другим способом, например посредством токопроводящего приклеивания.
Упрочняющая прослойка 30 укладывается во время процесса намотки на последнюю или соответственно расположенную в радиальном направлении дальше всего снаружи, выравнивающую потенциал фольгу 5, после того, как многожильный провод многожильный провод 33 был закреплен на выравнивающей потенциал фольге 5. Соединенный на фиг. 3 с измерительным выводом 24 конец 35 многожильный провод многожильного провода закрепляется при изготовлении сначала только на внешней стороне упрочняющей прослойки 30, например, посредством точечного приклеивания или при помощи куска фиксирующей ленты (не изображена). При этом второе место 32 пайки может быть уже подготовлено, например, посредством снабжения конца многожильный провод многожильного провода оловянным припоем, причем, однако во время процесса намотки измерительный вывод 24 еще не имеется в наличии. Только после намотки дальнейших слоев 4 изоляционной ленты 4 и установки покрытия 20, при необходимости после заливки матричным материалом 6, измерительный вывод 24 затем прикрепляется. Для этого отверстие с диаметром установленной позже изоляции 28 просверливается через покрытие 20 и внешние слои 4 приблизительно на такую глубину, на которой конец 35 металлического многожильный провод многожильного провода 33 открыт.Затем на конце 35 при помощи второго паяного соединения 32 или же токопроводящего клееного соединения закрепляется собственно сам измерительный вывод 24. Затем наносится изоляция 28.
Благодаря наличию упрочняющей прослойки 30 вовремя процесса сверления достигается распределение оказанного сверлением усилия, так что предотвращается потенциально опасная или соответственно вызывающая повреждения точечная нагрузка находящихся ниже (в направлении центрального провода) витков 4 и выравнивающих потенциал слоев фольги 5. Кроме того, упрочняющая прослойка 30 может также представлять собой оптический индикатор, для того чтобы своевременно прерывать процесс сверления, если она изготавливается, например, из цветного пластика.
В примерах осуществления упрочняющая прослойка 30 выполнена в виде плоской, тонкой пластины. Она может быть изготовлена из любого подходящего диэлектрического материала, например из достаточно прочного пластика, такого как ароматические полиамиды, или из эластомера. Вместо пластины упрочняющая  прослойка 30 может быть также выполнена в виде сетчатой или решетчатой структуры или в виде полосы из подходящего диэлектрического материала. Пластина имеет типичную толщину от 0,2 мм до 2 мм. Размеры составляют от приблизительно 2 см на 2 см до 10 см на 10 см, форма может быть прямоугольной или круглой или другой подходящей формой. Многожильный провод 33 типичным образом состоит из меди или из одного из медных сплавов, однако он может также включать в себя, например сталь. Упрочняющая прослойка 30 расположена в радиальном направлении снаружи от одного из внешних выравнивающих потенциал слоев фольги 5. Это может быть самая внешняя выравнивающая потенциал фольга 5 или один из одного или двух расположенных далее вглубь слоев фольги выравнивающих потенциал фольги 5.
При этом упрочняющая прослойка расположена в радиальном направлении снаружи одного из внешних выравнивающих потенциал слоев фольги 5 и в радиальном направлении внутри от измерительного вывода. «В радиальном направлении внутри» означает в данном случае, что продление нижнего конца измерительного вывода 24 в направлении провода 2 пересекло бы поверхность упрочняющей прослойки.