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Title:
PARTICLE TRAP FOR A GAS-INSULATED SYSTEM, AND GAS-INSULATED SYSTEM COMPRISING A PARTICLE TRAP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/055020
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a particle trap (4) for a gas-insulated electric system (1), comprising a shield (412, 422) which is made of a conductive material and by means of which a weak field strength region (414, 424) in an interior of the gas-insulated system (1) can be limited by forming particle inlet openings (415, 425). The invention is characterized in that a field strength gradient along a shield outer surface (416, 426) facing away from the weak field strength region does not exceed a specified gradient maximum value. The invention further relates to a gas-insulated system (1) comprising the particle trap (4) and to a high-voltage transmission system (35) comprising a converter (36) for transmitting electric power, said converter being connected to an AC voltage grid on the AC voltage side and to a DC voltage line on the DC voltage side. The DC voltage line is a gas-insulated line (1) comprising the particle trap (4) according to the invention.

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Inventors:
BERG THOMAS (DE)
FEDTKE TOM (DE)
KIEPER MARIO (DE)
ROSE-PÖTZSCH ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/070944
Publication Date:
April 06, 2017
Filing Date:
September 06, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02G5/06
Domestic Patent References:
WO2011006796A22011-01-20
Foreign References:
US4034147A1977-07-05
DE102004032018A12006-01-12
JPS53155074U1978-12-06
JPS5523844U1980-02-15
JPS55143639U1980-10-15
JPS54101137A1979-08-09
GB1236472A1971-06-23
US3515939A1970-06-02
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Claims:
Partikelfalle (4) für eine gasisolierte elektrische An¬ lage (1) mit einer Abschirmung (412, 422) aus einem leitfähigen Material, mittels der ein feldstärkeschwa¬ cher Bereich (414, 424) in einem Innenraum der gasisolierten Anlage (1) unter Ausbildung von

Partikeleintrittsöffnungen (415, 425) begrenzbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Feldstärkegradient entlang einer dem feldstärke¬ schwachen Bereich abgewandten Außenoberfläche (416, 426) der Abschirmung (412, 422) einen vorgegebenen

Gradientenmaximalwert nicht überschreitet.

Partikelfalle (4) nach Anspruch 1, wobei die Krümmung der Außenoberfläche (416, 426) der Abschirmung einen vorbestimmten Krümmungsmaximalwert nicht überschreitet.

Partikelfalle (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Partikelfalle einen mit der Abschirmung (412, 422) verbundenen Fuß (411, 421) zum Befestigen der Partikelfalle (4) an einem Außenrohr (2) oder an einem Innenleiter (3) der gasisolierten Anlage (1) umfasst und die Außenoberfläche (416, 426) der Abschirmung eine bezüglich des Fu¬ ßes (411, 421) konvexe radiale Kontur aufweist.

Partikelfalle (16) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wo¬ bei die Außenoberfläche (163) eine zumindest teilweise ovalförmige radiale Kontur aufweist.

Partikelfalle (4) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wo¬ bei die Außenoberfläche (416, 426) zumindest im Bereich der Partikeleintrittsöffnungen eine zumindest teilweise wendeiförmige radiale Kontur aufweist.

6. Partikelfalle (21) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Außenoberfläche (22, 23) eine zumindest teilweise geradlinige radiale Kontur aufweist. 7. Partikelfalle (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Partikelfalle mindestens zwei Teilfallen (41, 42) ausbildet und die mindestens zwei Teilfallen (41, 42) der Partikelfalle (4) derart zueinander angeord¬ net sind, dass einander zugewandte Oberflächen (417, 427) der Teilfallen (41, 42) durch gegenseitige Feldbeeinflussung mindestens einen weiteren feldstärkeschwa¬ chen Bereich (12) begrenzen.

8. Gasisolierte elektrische Anlage (1) mit

- einem Innenleiter (3) ,

einem den Innenleiter (3) umschließenden Außenrohr

(2) ,

g e k e n n z e i c h n e t d u r c h

eine im Außenrohr (2) angeordnete Partikelfalle (51, 52) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Gasisolierte Anlage (1) nach Anspruch 8, wobei die

Partikelfalle (51) mit dem Außenrohr (2) verbunden ist. 10. Gasisolierte Anlage (1) nach Anspruch 9, wobei die

Partikelfalle (52) mit dem Innenleiter (3) verbunden ist .

11. Gasisolierte Anlage (1) nach Anspruch 9, wobei der In- nenleiter (3) hohl ausgebildet ist und die Partikelfalle

(52) mit dem Innenleiter (3) verbunden ist, so dass der feldstärkeschwache Bereich (6) zumindest teilweise vom Innenleiter (3) begrenzt ist. 12. Gasisolierte Anlage (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Anlage eine gasisolierte elektrische Lei- tung oder eine gasisolierte elektrische Schaltanlage ist .

Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage (35) mit ei¬ nem Umrichter (36) zum Übertragen elektrischer Leistung, der wechselspannungsseitig mit einem Wechselspannungs¬ netz (37) und gleichspannungsseitig mit einer Gleich¬ spannungsleitung (381) erbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Gleichspannungsleitung (381) eine gasisolierte Leitung (1) nach Anspruch 12 ist.

Description:
Beschreibung

Partikelfalle für eine gasisolierte Anlage und gasisolierte Anlage mit Partikelfalle

Die Erfindung betrifft eine Partikelfalle für eine gasiso ¬ lierte elektrische Anlage mit einer Abschirmung aus einem leitfähigen Material, mittels der ein feldstärkeschwacher Bereich in einem Innenraum der gasisolierten Anlage unter Aus- bildung von Partikeleintrittsöffnungen begrenzbar ist.

Partikelfallen werden in gasisolierten elektrischen Anlagen, insbesondere in gasisolierten Leitungen (GIL) und Schaltanlagen (GIS) zur Minimierung von Schäden eingesetzt, die durch frei bewegliche leitfähige Partikel verursacht werden können. Aufgrund von Abrieb bei Installation oder durch Vibrationen der gasisolierten Anlage können solche frei beweglichen Partikel in einem Innenraum der Anlage freigesetzt werden. Diese Partikel haben einen erheblichen Einfluss auf die Isolierfä- higkeit der gasisolierten Anlage und können insbesondere die Durchschlagfestigkeit der Anlage beispielsweise durch Teil ¬ entladungen aufgrund von partikelverursachten Feldüberhöhungen stark reduzieren. Eine artgemäße Partikelfalle ist aus der US 3 515 939 A be ¬ kannt. Die bekannte Partikelfalle ist derart in einer gasiso ¬ lierten Leitung angeordnet, dass die Abschirmung einen Bereich schwacher Feldstärke teilweise begrenzt. In diesem Be ¬ reich ist die elektrische Feldstärke im Vergleich zu der elektrischen Feldstärke außerhalb des Bereiches um mehrere

Größenordnungen schwächer, so dass die auf sich darin befindende Partikel wirkende Kraft nicht ausreicht, um sie aus dem feldschwachen Bereich herauszuführen. Sich in der Leitung befindende frei bewegliche Partikel erfahren aufgrund eines in der Leitung vorliegenden elektrischen Feldes, beispielsweise eines Wechselfeldes, eine Bewegung. Aufgrund dieser Bewegung können die Partikel durch die Partikeleintrittsöffnungen in den feldstärkechwachen Bereich eintreten. Im günstigen Fall verbleiben die Partikel anschließend dort. Auf diese Weise können mittels der bekannten Partikelfalle Schäden durch Teilentladungen in der Leitung vermieden werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine eingangs ge ¬ nannte Partikelfalle vorzuschlagen, deren Schutzwirkung gegenüber den oben beschriebenen Schäden verbessert ist. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Feldstärkegradient entlang einer dem feldstärkeschwachen Bereich abgewandten Außenoberfläche der Abschirmung einen vorgegebenen

Gradientenmaximalwert nicht überschreitet. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass zur Erzielung einer hohen Schutzwirkung die frei beweglichen Partikel in der gasisolierten Anlage möglichst kontrolliert in den feld ¬ stärkeschwachen Bereich geführt werden müssen. Eigene Untersuchungen haben ergeben, dass entlang der Außenoberfläche von Partikelfallen sich bewegende Partikel zu Bereichen höherer Feldstärke hin angezogen werden. Gibt es demnach auf der Außenoberfläche der Abschirmung Bereiche, wo die Feldstärke ge ¬ genüber der unmittelbaren Umgebung besonders hoch ist, so können die Partikel in diese Bereiche hineingezogen werden. Insbesondere bei einem Betrieb der Anlage mit hoher Gleich ¬ spannung kann dieser Effekt dazu führen, dass die Partikel den feldstärkeschwachen Bereich der Partikelfalle nicht erreichen, was die Schutzwirkung der Partikelfalle vermindert. Die Außenoberfläche der Partikelfalle sollte demnach eine Be- schaffenheit beziehungsweise Form aufweisen, die möglichst geringe Unterschiede der elektrischen Feldstärke entlang der Außenoberfläche ergibt, falls diese in einer gasisolierten Anlage eingesetzt ist. Daher ist eine derart geformte Außen ¬ oberfläche erwünscht, dass der Feldstärkegradient entlang der Außenoberfläche, also die lokale Änderung der elektrischen Feldstärke an der Außenoberfläche in jede vorgegebene Rich ¬ tung bei vorgegebener Geometrie der Anlage, möglichst minimal ist. Dies kann erreicht werden, indem der Feldstärkegradient unterhalb einer vorgegebenen Schwelle, dem

Gradientenmaximalwert, bleibt. Somit kann vorteilhaft verhin ¬ dert werden, dass die sich zunächst außerhalb des feldschwa- chen Bereiches befindenden Partikel durch elektrische Kräfte aufgrund eines hohen Feldstärkegradienten von den

Partikeleintrittsöffnungen weg bewegen und den feldschwachen Bereich nicht erreichen. Der Gradientenmaximalwert wird in Abhängigkeit von der Geometrie der Anlage und von der dort angelegten Spannung bestimmt.

Bekanntlich ist die elektrische Feldstärke an Stellen hoher Krümmung besonders hoch. Die Krümmung an einem Punkt einer Oberfläche kann durch einen Krümmungsradius an diesem Punkt der Oberfläche beschrieben werden, zu dem die Krümmung umgekehrt proportional ist: je größer der (lokale) Krümmungsradi ¬ us r, desto kleiner ist die Krümmung k, k ~ 1/r. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überschreitet die Krümmung der Außenoberfläche der Abschirmung einen vorbe- stimmten Krümmungsmaximalwert nicht. Demnach wird die Außen ¬ oberfläche derart geformt, beziehungsweise deren Krümmungsra ¬ dius stets derart gewählt, dass sich eine kleine Krümmung un ¬ terhalb des Krümmungsmaximalwertes ergibt. Bevorzugt umfasst die Partikelfalle einen mit der Abschirmung verbundenen Fuß zum Befestigen der Partikelfalle an einem Außenrohr oder an einem Innenleiter der gasisolierten Anlage, wobei die Außenoberfläche der Abschirmung eine bezüglich des Fußes konvexe radiale Kontur aufweist. Die Partikelfalle weist geeigneterweise eine Längsrichtung, die bei einer An ¬ ordnung der Partikelfalle in der gasisolierten Anlage sich mit einer Längsachse der Anlage deckt. Eine dazu senkrechte Ebene kann dann als die radiale Querschnittsebene bezeichnet werden. Die radiale Kontur bezeichnet die eindimensionale Kontur der Außenoberfläche bei einem Schnitt durch die

Partikelfalle entlang der radialen Querschnittsebene. Eine bezüglich des Fußes konvexe radiale Kontur bezeichnet den Fall, dass ein Geradenstück, dass zwischen zwei Punkten der Außenoberfläche gezogen wird, stets auf der dem feldschwachen Bereich zugewandten Seite der Außenoberfläche verläuft. Dem ¬ gegenüber würde eine konkave radiale Kontur einen Verlauf auf der dem feldschwachen Bereich abgewandten Seite erzwingen. Die konvexe radiale Kontur der Außenoberfläche hat den Vor ¬ teil, dass insbesondere eine hohe Krümmung an Endbereichen der Außenoberfläche vermieden werden können. Zudem kann vermieden werden, dass Partikel aufgrund der Schwerkraft auf der Außenoberfläche der Partikelfalle festgehalten werden, weil sie nicht entgegen der Schwerkraft über den konkaven Rand der Außenoberfläche in den feldschwachen Bereich gelangen können. Besonders bevorzugt ist die Abschirmung derart gekrümmt, dass ein dem Fuß abgewandtes Schirmende der Abschirmung zum Fuß hin abgewinkelt ist. Dies hat den vorteilhaften Effekt, dass eine Spitze, die sich gegebenenfalls an dem Schirmende formt, sich bereits in dem feldschwachen Bereich befindet, so dass ein hoher Feldstärkegradient am Schirmende vermieden ist. Im Rahmen der Erfindung wurden unterschiedliche besonders vorteilhafte Formen der Außenoberfläche der Partikelfalle er ¬ mittelt .

Demnach weist die Außenoberfläche gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine zumindest teilweise ovalförmige radiale Kontur auf. Die Außenoberfläche ent ¬ spricht somit in ihrer radialen Kontur einem Teil einer Ellipse . Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Außenoberfläche zumindest im Bereich der

Partikeleintrittsöffnungen eine zumindest teilweise wendei ¬ förmige radiale Kontur auf. Beispielsweise steigt die Krüm ¬ mung der Außenoberfläche hin zu den äußeren Ender der Ab- schirmung. Auf diese Weise ist die Krümmung in dem Bereich der größten Aufenthaltswahrscheinlichkeit für frei bewegliche Partikel am niedrigsten, falls die Partikelfalle beispiels- weise am Außenrohr der Anlage in ihrem tiefsten Punkt, also beispielsweise im Fall einer gasisolierten Leitung mittig unterhalb des Innenleiters, angeordnet ist. Aufgrund der wen ¬ deiförmigen Außenoberfläche ist der Feldstärkegradient ent- lang der Außenoberfläche nahezu konstant und kann klein ge ¬ wählt werden, da die Krümmung entlang der Außenoberfläche gleichmäßig ansteigt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Außen- Oberfläche eine zumindest teilweise geradlinige radiale Kon ¬ tur auf. Dies kann besonders vorteilhaft sein, da die Krüm ¬ mung einer ebenen Fläche null beträgt und somit besonders klein ist. Vorzugsweise bildet die Partikelfalle mindestens zwei Teil ¬ fallen aus, wobei die mindestens zwei Teilfallen der

Partikelfalle derart zueinander angeordnet sind, dass einan ¬ der zugewandte Oberflächen der Teilfallen durch gegenseitige Feldbeeinflussung mindestens einen weiteren feldstärkeschwa- chen Bereich begrenzen. Es kann auf diese Weise vorteilhaft erreicht werden, dass etwaige nicht vermeidbare Kanten oder Abschnitte hoher Krümmung an den einander zugewandten Seiten der Teilfallen bereits in dem weiteren feldstärkeschwachen Bereich angeordnet sind, so dass die Partikel dort nicht haf- ten bleiben.

Die Erfindung betrifft ferner eine gasisolierte elektrische Anaige mit einem Innenleiter und einem den Innenleiter umschließenden Außenrohr.

Eine solche gasisolierte Anlage ist beispielsweise aus der bereits erwähnten Druckschrift US 3 515 939 A bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche gasiso- lierte Anlage bereitzustellen, bei der die durch die frei be ¬ weglichen Partikel verursachten Schäden möglichst vermieden sind . Die Aufgabe wird bei einer artgemäßen gasisolierten Anlage dadurch gelöst, dass im Außenrohr der Anlage eine erfindungs ¬ gemäße Partikelfalle angeordnet wird.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen gasisolierten Anlage ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Vorteilen der

Partikelfalle. Je nach der Polarität der Spannung in der gasisolierten Anlage können unterschiedliche Anordnungen der Partikelfalle be ¬ sonders vorteilhaft sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Partikelfalle mit dem Au- ßenrohr verbunden. Dies ist besonders vorteilhaft, falls die Polarität positiv ist, dass heißt wenn der Innenleiter sich gegenüber dem Außenrohr auf einem positiveren Potenzial befindet, beispielsweise wenn der Innenleiter auf einem positi ¬ ven Potenzial und das Außenrohr auf Erdpotenzial liegen. In diesem Fall ist die Partikelfalle besonders bevorzugt unter ¬ halb des Innenleiters angeordnet, da dort die Aufenthalts ¬ wahrscheinlichkeit für die Partikel am höchsten ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Partikelfalle mit dem Innenleiter verbunden. Dies ist insbesondere bei ei ¬ ner negativen Polarität der gasisolierten Anlage vorteilhaft, weil die höchste Aufenthaltswahrscheinlichkeit für die Parti ¬ kel am Innenleiter, insbesondere auf einer Unterseite des In ¬ nenleiters ist.

Vorzugsweise ist dabei der Innenleiter hohl ausgebildet und die Partikelfalle mit dem Innenleiter verbunden, so dass der feldstärkeschwache Bereich zumindest teilweise vom Innenlei ¬ ter begrenzt ist. Dies ergibt eine besonders einfache Ausfüh- rung der Partikelfalle, bei der die Homogenität der Feldver ¬ teilung in der Anlage nur wenig gestört wird. Vorzugsweise ist der Innenleiter der gasisolierten Anlage konzentrisch im Außenrohr angeordnet. Gemäß dieser symmetrischen Anordnung sind alle radialen Abstände zwischen Innenleiter und Außenrohr gleich, so dass die Isolierfähigkeit der gasisolierten Anlage besonders hoch ist (insbesondere gegen ¬ über einer exzentrischen Anordnung des Innenleiters) .

Bevorzugt ist die Anlage einer GIL oder einer GIS. Der Ein ¬ satz der erfindungsgemäßen Partikelfalle bei einer GIL oder einer GIS ist besonders vorteilhaft, weil dort die mit frei beweglichen Partikel im Zusammenhang stehenden Probleme besonders häufig auftreten können. Die sich diesbezüglich ergebenden physikalischen Mechanismen und Effekte sind bei GIL und GIS prinzipiell die gleichen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Hochspannungsgleichstrom- Übertragungsanlage mit einem Umrichter zum Übertragen elekt ¬ rischer Leistung, der wechselspannungsseitig mit einem Wechselspannungsnetz und gleichspannungsseitig mit einer Gleich- spannungsleitung verbunden ist.

Eine solche Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der WO

2011/006796 A2 bekannt. Sie wird meist zur Übertragung elekt- rischer Leistung über lange Distanzen von mehr als 100 km eingesetzt. Dabei liegt die Spannung in der Gleichspannungs ¬ leitung meist oberhalbt von 100 kV.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche Hoch- spannungsgleichstromübertragungsanlage vorzuschlagen, die ei ¬ nen möglichst fehlerfreien Betrieb ermöglicht.

Die Aufgabe wird bei einer artgemäßen Hochspannungsgleich- stromübertragungsanlage dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Gleichspannungsleitung eine gasisolierte Leitung mit der erfindungsgemäßen Partikelfalle ist. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Hochspannungsgleichstrom- Übertragungsanlage ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Partikelfalle im Zusammenschau mit der gasisolierten Leitung.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand von Figuren 1 - 11 näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä- ßen gasisolierten elektrischen Anlage in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der gasisolierten Anlage der

Figur 1 mit einem Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen QuerschnittsdarStellung;

Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;

Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen QuerschnittsdarStellung;

Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen QuerschnittsdarStellung; Figur 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen QuerschnittsdarStellung;

Figur 7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen QuerschnittsdarStellung; Figur 8 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen QuerschnittsdarStellung; Figur 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen gasisolierten elektrischen Anlage in einer schematischen axialen

QuerschnittsdarStellung,· Figuren

10, 11 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen Partikelfalle in einem Innenleiter einer erfindungsgemäßen gasisolierten Anlage in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;

Figur 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä ¬ ßen Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage in schematischer Darstellung. In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße gasisolierte Anlage in Form einer gasisolierten Leitung 1 dargestellt. Die gasisolierte Leitung 1 umfasst ein Außenrohr 2 und einen Innenleiter 3, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohllei ¬ ter ausgebildet ist. Der Innenleiter 3 ist koaxial im Außen- rohr 2 angeordnet, wobei ein Mittelpunkt des kreisrunden Querschnitts des Innenleiters 3 mit einem Mittelpunkt des kreisrunden Querschnitts des Außenrohres 2 zusammenfällt.

Sowohl der Innenleiter 3 als auch das Außenrohr 2 sind aus einem leitenden Material hergestellt und erstrecken sich ent ¬ lang einer Längsrichtung quer zur Zeichnungsebene der Figur 1. Unterhalb des Hohlleiters 3 ist im Außenrohr 2 und mit ihm verbunden eine Partikelfalle 51 angeordnet. Eine weitere Partikelfalle 52 ist durch den Innenleiter 3 selbst gebildet. Dazu bildet der Innenleiter 3 eine Abschir ¬ mung, die einen feldstärkeschwachen Bereich 6 im Inneren des Innenleiters 3 begrenzt. Ferner weist der Innenleiter 3 eine Partikeleintrittsöffnung 7. Durch die

Partikeleintrittsöffnung 7 können frei bewegliche Partikel im Außenrohr 2 in den feldstärkeschwachen Bereich 6 gelangen.

Im Betrieb der gasisolierten Leitung 1 liegt der Innenleiter 3 auf einem elektrischen Potenzial, das sich von einem elektrischen Potenzial des Außenrohrs 2, meist um mehrere hundert kV, unterscheidet. Bei positiver Polarität liegt der Innen- leiter 3 auf einem positiven Potenzial, wohingegen das Außenrohr 2 beispielsweise auf einem Erdpotenzial oder einem nega ¬ tiven Potenzial liegt. Bei negativer Polarität liegt entspre ¬ chend der Innenleiter 3 auf einem negativen Potenzial, wohingegen das Außenrohr 2 auf einem Erdpotenzial beziehungsweise einem positiven Potenzial liegt. Werden durch Vibrationen oder Abrieb freibewegliche leitende Partikel vom Außenrohr 2 beziehungsweise dem Innenleiter 3 oder von in Figur 1 nicht dargestellten Stützisolatoren der gasisolierten Leitung abgelöst, so können diese Partikel durch Leitungstransport und Leitungsabgabe eine unerwünschte Senkung der Durchschlagfes ¬ tigkeit der gasisolierten Leitung 1 herbeiführen. Bei positiver Polarität können diese Partikel vom Außenrohr 2 angezogen werden. Bei negativer Polarität können diese Partikel vom Innenleiter 3 angezogen werden. Auf die freibeweglichen Parti- kel wirkt zudem stets die Gewichtskraft, die eine ausgezeich ¬ nete Richtung, nämlich nach unten in Figur 1, aufweist. Unter Berücksichtigung der Kraft des elektrischen Feldes sowie der Gewichtskraft, die auf die Partikel wirken, sollen die

Partikelfallen 51, 52 in Raumbereichen angeordnet werden, wo die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für die Partikel am größten ist (bei gegebener Polarität) .

Betrachtet man die Partikelfalle 51 die unterhalb des Innen ¬ leiters 3 angeordnet und mit dem Außenrohr 2 verbunden ist, so werden sich im Innenraum 8 der gasisolierten Leitung 1 befindende freibewegliche Partikel zunächst einmal auf eine Au ¬ ßenoberfläche 9 der Partikelfalle 51 bewegen. Von dort sollen die Partikel möglichst kontrolliert in einen feldstärkeschwa ¬ chen Bereich in der gasisolierten Leitung 1 geführt werden. Anschließend sollen die Partikel dort verbleiben. Ähnlich verhält es sich bei negativer Polarität. In diesem Fall lan- den die freibeweglichen Partikel zunächst auf einer Außenoberfläche 10 der Partikelfalle 52 und sollen von dort durch die Partikeleintrittsöffnung 7 in den feldstärkeschwachen Bereich im Inneren des Innenleiters 3 geführt werden. Auf diese Weise können Schäden, die durch die Partikel verursacht wer- den können, vermieden werden.

In Figur 2 ist eine Partikelfalle 4 in einer detaillierten axialen Querschnittsdarstellung detailliert dargestellt. Die Partikelfalle 4 umfasst zwei Teilfallen 41 und 42, die zuei- nander bezüglich einer Achse 11 symmetrisch angeordnet sind. Beide Teilfallen 41 und 42 erstrecken sich entlang der Längsachse der gasisolierten Leitung 1 quer zu der Zeichnungsebene der Figur 2. Die Teilfalle 41 umfasst einen Fuß 411 zum Verbinden der Teilfalle 41 mit dem Außenrohr 2 der gasisolierten Leitung. Ferner umfasst die Teilfalle 41 eine Abschirmung

412, die mit dem Fuß 411 verbunden ist. Die Abschirmung 412 begrenzt zusammen mit dem Fuß 411 und einem Abschnitt 413 des Außenrohres 2 der gasisolierten Leitung 1 einen feldstärkeschwachen Bereich 414. Da die Partikelfalle 9 aus einem leit- fähigen Material hergestellt ist und mit dem Außenrohr 2 ver ¬ bunden ist liegt die Partikelfalle 4 und insbesondere auch die Abschirmung 412 auf dem gleichen Potenzial wie das Außenrohr 2. Aus diesem Grund ist das elektrische Feld im feld ¬ stärkeschwachen Bereich 414 um mehrere, im vorliegenden Bei- spiel um etwa 2 Potenzen kleiner als außerhalb des feldstärkeschwachen Bereiches. Frei bewegliche Partikel im Außenrohr 2 der gasisolierten Leitung 1 können durch eine

Partikeleintrittsöffnung 415 in den feldstärkeschwachen Bereich 414 eintreten. Auf der dem feldstärkeschwachen Bereich 414 ab Seite der Abschirmung 412 ist eine Außenoberfläche 416 des Schirms 412 ausgebildet. Entsprechend der ersten Teilfalle 41 verfügt die zweite Teil ¬ falle 42 über einen Fuß 421, eine Abschirmung 422, einen feldstärkeschwachen Bereich 424, eine

Partikeleintrittsöffnung 425 sowie eine Außenoberfläche 426 der Abschirmung 422. Durch die Anordnung der beiden Teilfallen 41 und 42 bilden die der zweiten Teilfalle 42 zugewandte Seite 417 der ersten Teilfalle 41 und die der ersten Teilfal ¬ le 41 zugewandte Seite 427 der zweiten Teilfalle 42 einen weiteren feldstärkeschwachen Bereich 12.

Zu erkennen ist, dass die radiale Kontur der Außenoberfläche 426 an einem dem Fuß 421 entfernten Ende 428 wendeiförmig ausgebildet ist, so dass die Krümmung der Außenoberfläche 426 zu diesem Ende 428 hin gleichmäßig ansteigt. Auf diese Weise ist der Feldstärkegradient entlang der Außenoberfläche 426 niedrig. Entsprechend ist die Außenoberfläche 416 der ersten Teilfalle 41 ebenfalls abschnittsweise wendeiförmig ausgebil ¬ det . Das von der ersten Teilfalle 41 erzeugte elektrische Feld und das von der zweiten Teilfalle 42 erzeugte elektrische Feld im Außenrohr 2 beeinflussen einander, so dass dort der feldstärkeschwache Bereich 12 zwischen den Teilfallen 41 und 42 gebildet ist. Die Abschirmung 412 der ersten Teilfalle 41 bil- det an ihrer innen angeordneten Seite 417 einen Überhang 419 aus. Die Abschirmung 422 der zweiten Teilfalle 42 bildet an ihrer innen angeordneten Seite 427 einen Überhang 429 aus. Durch die Ausformung der Überhänge 419 und 429 ist der weite ¬ re feldstärkeschwache Bereich 12 mit zwei Einbuchtungen 430 und 431 versehen. Diese Einbuchtungen 430 und 431 erschweren zusätzlich, dass frei bewegliche Partikel den feldstärke ¬ schwachen Bereich 12 verlassen.

In den nachfolgenden Figuren 2 bis 9 sind gleiche und gleich- artige Elemente der dort dargestellten Partikelfallen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Übersichtlichkeitsgründen wird daher bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Partikelfallen der Figuren 3 bis 9 lediglich auf deren Unterschiede näher eingegangen.

Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer

Partikelfalle 13. Im Unterschied zu der Partikelfalle 4 der Figur 2 sind die innen angeordneten Seiten 417 bzw. 427 der Teilfallen 41 bzw. 42 der Partikelfalle 13 eben ausgebildet. Dies vereinfacht die Herstellung der Partikelfalle, da ihre Form etwaige Überhänge nicht aufweist.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

Partikelfalle 14. Die Partikelfalle 14 umfasst ähnlich der Partikelfalle 13 der Figur 3 eine erste und eine zweite Teil ¬ falle 41 bzw. 42. Im Unterschied zu der Partikelfalle 13 sind die Teilfallen 41 und 42 weiter voneinander beabstandet angeordnet. Zwischen der ersten und der zweiten Teilfalle 41 bzw.

42 ist eine dritte Teilfalle 43 angeordnet. Die dritte Teil ¬ falle 43 umfasst einen Fuß 431 zum Verbinden der dritten Teilfalle 43 mit dem Außenrohr 2. Der Fuß 431 der dritten Teilfalle 43 geht zu seinem dem Außenrohr 2 abgewandten Ende hin in eine Abschirmung 432 über, die eine gerundete Außenoberfläche 433 aufweist. Zwischen einer der dritten Teilfalle

43 zugewandten Seite der ersten Teilfalle 41 und der der ersten Teilfalle 41 zugewandten Seite der dritten Teilfalle 43 ist ein erster zusätzlicher feldstärkeschwacher Bereich 121 ausgebildet. Zwischen den einander zugewandten Seiten der dritten Teilfalle 43 und der zweiten Teilfalle 42 ist ein zweiter zusätzlicher feldstärkeschwacher Bereich 122 ausgebildet .

In Figur 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer

Partikelfalle 15 dargestellt. Im Unterschied zur

Partikelfalle 4 der Figur 2 sind der Fuß 411 der ersten Teil ¬ falle 41 und der Fuß 421 der zweiten Teilfalle 42 miteinander verbunden und nur an einzelnen Stellen in Längsrichtung der Partikelfalle 15 mit dem Außenrohr 2 verbunden, was in Figur 5 dadurch angedeutet ist, dass der Fuß 411 und der Fuß 421 mittels einer unterbrochenen Linie dargestellt sind. Durch eine gegenüber der Partikelfalle 4 schmalere Ausführung der Abschirmungen 412 und 422 sind die entsprechenden feldstärkeschwachen Bereiche 414 und 424 vergrößert. Dies vermindert die Wahrscheinlichkeit eines Wiederaustritts der Partikel aus den feldstärkeschwachen Bereichen 414 und 424.

Figur 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer

Partikelfalle 16. Die Partikelfalle 16 umfasst einen Fuß 161 zum Verbinden der Partikelfalle 16 mit dem Außenrohr 2 sowie eine Abschirmung 162. Die Abschirmung 162 weist eine Außenoberfläche 163 auf. Es ist zu erkennen, dass die in Figur 6 dargestellte radiale Kontur der Außenoberfläche 163 eine teilweise ovale Form aufweist.

Die Abschirmung 162 weist ein erstes und ein zweites dem Fuß 161 abgewandtes Schirmende 164 bzw. 165 auf. Die Schirmenden 164 und 165 weisen jeweils eine Spitze 166 bzw. 167 auf. Die Spitzen 166 und 167 sind jeweils zum Fuß 161 hin abgewinkelt. Dies hat zur Folge, dass Die Spitzen 166, 167, sich innerhalb der feldstärkeschwachen Bereiche 168 und 169 befinden, wodurch ein hoher Wert des Feldstärkegradienten auch an den Spitzen 166, 167 vermieden wird. Das in Figur 7 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle 17 ist im Unterschied zur Partikelfalle 16 der Figur 6 nur an einzelnen Stellen in Längsrichtung der Partikelfalle 17 mit dem Außenrohr 2 verbunden, was in Figur 5 durch eine Darstellung des Fußes 161 mittels einer unterbrochenen Linie angedeutet ist.

Ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Partikelfalle 18 ist in Figur 8 dargestellt. Die

Partikelfalle 18 weist einen Fuß 181 zum Verbinden mit dem Außenrohr 2 sowie eine Abschirmung 182. Zusätzlich zu der Partikelfalle 18, die zentral unterhalb des in der Figur 8 nicht grafisch dargestellten Innenleiters 3 angeordnet ist, sind zwei weitere Partikelfallen 19 und 20 vorgesehen. Die weiteren Partikelfallen 19 und 20 sind zur Partikelfalle 18 jeweils gleichartig aufgebaut und entlang des Umfangs des Au ¬ ßenrohres 2 rechts und links neben der Partikelfalle 18 ange- ordnet.

Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines achten Aus ¬ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Partikelfalle 21 in einer gasisolierten Leitung 1 mit einem Innenleiter 3 und ei- nem Außenrohr 2. Die Partikelfalle 21 umfasst eine erste Ab ¬ schirmung 22 und eine zweite Abschirmung 23, die eine gerad ¬ linige radiale Kontur aufweisen. Die Abschirmungen 22 und 23 sind derart gegeneinander versetzt angeordnet, dass eine Partikeleintrittsöffnung 24 ausgebildet ist, durch die Parti- kel in einen durch die Abschirmungen 22 und 23 sowie das Außenrohr 2 begrenzten feldstärkeschwachen Bereich 25 gelangen können. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die

Partikelfalle 21 einen besonders einfachen Aufbau aufweist. Figur 10 zeigt eine erfindungsgemäße Partikelfalle 31 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel. Die Partikelfalle 31 ist durch den Innenleiter 3 einer gasisolierten Leitung gebildet, in dem eine Partikeleintrittsöffnung 312 vorgesehen ist. Der Innenleiter 3 ist als Hohlleiter ausgebildet und begrenzt ei- nen feldstärkeschwachen Bereich 313 und bildet somit zugleich eine Abschirmung 315 der Partikelfalle 31. Die Partikelfalle 31 weist eine Außenoberfläche 314 auf, deren radiale Kontur nah an der Partikeleintrittsöffnung 312 derart profiliert ist, dass der Feldstärkegradient entlang der Außenoberfläche möglichst klein ist.

Figur 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin ¬ dungsgemäßen Partikelfalle 32, die durch den Innenleiter 3 einer gasisolierten Leitung gebildet ist, der einen feldstär- keschwachen Bereich 324 begrenzt. Im Unterschied zur

Partikelfalle 31 der Figur 10 ist die

Partikeleintrittsöffnung 321 der Partikelfalle 32 schmaler. Einander gegenüberliegende Ränder 322 und 323 der durch den Innenleiter 3 gebildeten Abschirmung 325 der Partikelfalle 32 beinflussen das elektrische Feld im Bereich der

Partikeleintrittsöffnung 321 derart, dass der Feldstärkegra- dient dort möglichst klein ist.

Figur 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä ¬ ßen Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage (HGÜ-Anlage) 35 mit einem Umrichter 36, der eine Gleichspannungsseite und eine Wechselspannungsseite aufweist. Der Umrichter 36 kann beispielsweise ein netzgeführter oder ein selbstgeführter Umrichter sein. Der Umrichter 36 ist wechselspannungsseitig mit einer dreiphasigen Wechselspannungsleitung 37 und gleichspan- nungsseitig mit einer Gleichspannungsleitung 381 sowie einem Erdleiter 382 verbunden. Die Gleichspannungsleitung 381 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine erdverlegte GIL in der mehrere Partikelfallen gemäß einer der Figuren 1 bis 11 angeordnet sind. Die in Figur 12 dargestellte HGÜ-Anlage dient zur Übertragung elektrischer Leistung zwischen dem Wechselspannungsnetz 37 und einem weiteren Wechselspannungsnetz 40. Dazu ist ein zusätzlicher Umrichter 39 vorgesehen, der gleichspannungsseitig mit der Gleichspannungsleitung 381 und wechselspannungsseitig mit dem weiteren Wechselspannungsnetz 40 verbunden.