DE10000243A1 - Stützisolator und diesen enthaltendes Spannungsprüfsystem - Google Patents
Stützisolator und diesen enthaltendes SpannungsprüfsystemInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stützisolator (2) mit einem Hochspannungskondensator für einen kapazitiven Spannungsteiler eines Spannungsprüfsystems (1) insbesondere in Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen. Ferner bezieht sie sich auf ein Spannungsprüfsystem (1), welches einen derartigen Stützisolator (2) anwendet. Hierbei ist der Hochspannungskondensator in einem Isolationskörper (21) des Stützisolators (2) integriert und mit einem Anschlußsockel (28) verbunden, der seitlich an einem Fußbereich (211) des Stützisolators (2) angeordnet ist. Dies erlaubt eine einfache Nachrüstung des Stützisolators (2) in bestehenden Schaltanlagen, ohne eine Nachbearbeitung an Traversen zu erfordern. Ferner stellt die Zylinderkondensatoranordnung einen hohen Kapazitätswert bereit, so daß das Spannungsprüfsystem (1) auch bei Betriebsspannungen unterhalb der Bemessungsspannung zuverlässig funktioniert.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stützisolator mit einem Hochspannungs
kondensator für einen kapazitiven Spannungsteiler eines Spannungsprüfsystems insbe
sondere in Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruches
1, sowie ein Spannungsprüfsystem gemäß Anspruch 10, welches einen derartigen
Stützisolator anwendet.
In der Mittel- und Hochspannungstechnik werden zunehmend gekapselte Schalt
anlagen verwendet, um den Personenschutz an derartigen elektrischen Betriebsmitteln
zu verbessern. Ferner dient die Kapselung auch zum Schutz vor Umwelteinflüssen und
wird insbesondere zudem als Störlichtbogenschutz verwendet. Durch eine derartige
Metallkapselung von Schaltanlagen werden alle darin enthaltenden spannungsführenden
Teile von der Umgebung abgetrennt. Dadurch ist jedoch auch ein Zugang zur Überprü
fung der anliegenden Spannung nicht oder nur mit erheblichem Demontageaufwand
möglich.
Daher werden zunehmend integrierte Spannungsprüfsysteme in derartigen metall
gekapselten Schaltanlagen eingesetzt. Die Anforderungen an diese Spannungsprüf
systeme sind zudem durch Normen vorgegeben. So sind in der Praxis kapazitive Span
nungsteiler bekannt, welche die anliegende Leiter-Erd-Spannung in eine der Hoch
spannung proportionale Meßspannung teilen. In einer aus der Praxis bekannten Bau
weise ist der Hochspannungskondensator für den kapazitiven Spannungsteiler des
Spannungsprüfsystems integriert in einem Stützisolator der Schaltanlage vorgesehen.
Ein derartiger Stützisolator wird zwischen einem potentialführenden Teil und einer
geerdeten Traverse der Schaltanlage angeordnet und dient zunächst isolierenden Zwec
ken. Bei diesem bekannten Stützisolator ist der Hochspannungskondensator als Platten
kondensator ausgeführt, wobei die abgegriffene Spannung über ein bodenseitig am
Stützisolator angeordnetes Kabel hinaus geführt wird, welches durch eine Öffnung in
der Gehäusetraverse hindurchgreift. An dieses Kabel wird ein Koaxialkabel angeschlos
sen, welches zudem einen Erdanschluß aufweist, der mit dem Gehäuse der Schaltanlage
verbunden wird. Das Koaxialkabel weist an seinem anderen Ende einen Frontplatten
anschluß auf und dient als Verbindungsmodul zwischen dem Stützisolator und einem an
die Frontplatteneinheit einsteckbaren Anzeigeelement.
Durch dieses Anzeigeelement wird angezeigt, ob Spannung im Schaltfeld vorhan
den ist. So ist durch Normen gefordert, daß die Ansprechschwelle eines Anzeigesystems
ab einer Leiter-Erd-Spannung von 45% der Bemessungsspannung erreicht sein muß.
Spätestens dann muß am Anzeigegerät die eindeutige Anzeige "Spannung vorhanden"
erscheinen. Unterhalb einer Leiter-Erd-Spannung von 10% der Bemessungsspannung
darf diese Anzeige allerdings nicht erscheinen. Probleme treten dabei zum Beispiel in
den neuen Bundesländern auf, da hier Schaltanlagen errichtet werden, die für eine zu
künftige Bemessungsspannung ausgelegt sind, aber noch einige Zeit mit einer niedrige
ren Spannung von z. B. 12 kV statt 24 kV betrieben werden. Da die Betriebsspannung
jedoch in Zukunft auf die Bemessungsspannung angehoben werden soll, muß das
Spannungsprüfsystem bei beiden Spannungen richtig funktionieren.
Bei der oben erläuterten bekannten Bauweise hat sich hier jedoch das Problem
ergeben, daß unterschiedliche Betriebsspannungen nur schwer zuverlässig abgegriffen
und überprüft werden können. Das kapazitive Spannungsteilersystem dieses Span
nungsprüfsystems ist für eine derartige Bandbreite nicht ausgelegt.
Eine weitere Bauweise eines Stützisolators mit Hochspannungskondensator ist aus
der EP 621 611 A1 bekannt. Die Kondensatoranordnung bei diesem Stützisolator ist als
Zylinderkondensator ausgebildet, wobei die Außenelektrode in Gestalt einer Gitterelek
trode vorliegt. Ferner ist in Reihe zur Kondensatoranordnung ein Überspannungsableiter
im Isolierkörper angeordnet, wodurch die den Stützisolator verlassende Meßleitung
auch bei einem Durchschlag in der Kondensatoranordnung frei von Überspannung
bleiben soll.
Nachteilig an diesen bekannten Bauweisen ist, daß der nach neueren Vorschriften
geforderte hohe Isolationswiderstand insbesondere im Ankoppelbereich der Steckerein
richtung nicht zuverlässig erreicht wird. Insbesondere ergaben sich hier Schwierigkeiten
bei Salznebelprüfungen etc..
Ein weiterer Nachteil dieser Bauweisen liegt darin, daß die Gehäusetraverse der
Schaltanlage eine zusätzliche Öffnung im Bodenbereich des Stützisolators für die Hin
durchführung der Anschlußleitung aufweisen muß. Dies erschwert eine Nachrüstung
eines derartigen Spannungsprüfsystems, da ein Austausch eines herkömmlichen Stütz
isolators ohne einen Hochspannungskondensator mit dieser Bauweise nur mit gleichzei
tiger manueller Nachbearbeitung der Traverse möglich ist, wenn diese Öffnung in der
Traverse nicht bereits vorab vorgesehen wurde.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stützisolator mit einem
Hochspannungskondensator bzw. ein Spannungsprüfsystem derart weiterzubilden, daß
eine Nachrüstung bestehender Schaltanlagen mit geringem Montageaufwand möglich
ist und auch sich unterscheidende Betriebsspannungen zuverlässig und sicher angezeigt
werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Stützisolator gemäß dem Oberbegriff des An
spruches 1 gelöst, bei dem der Anschlußsockel seitlich in einem Fußbereich des Stütz
isolators angeordnet ist.
Damit nimmt die Erfindung Abkehr von der bislang üblichen Vorstellung, durch
eine Ankopplung der Meßleitung von unten an den Stützisolator die effektive Isola
tionsstrecke nicht einzuschränken. Erfindungsgemäß wurde hierbei erkannt, daß auch
bei einer seitlichen Anordnung des Anschlußsockels durch eine geschickte konstruktive
Ausgestaltung dennoch eine ausreichende Isolationsfestigkeit der Anordnung gewähr
leistet werden kann, wobei diese beispielsweise durch Verwendung eines Kabels mit
einer hohen Isolationsfestigkeit noch verbesserbar ist.
Weiter nimmt die Erfindung damit auch von der bislang üblichen Ausgestal
tungsweise Abschied, gemäß der die Ankopplung der Meßleitung aus der gleichen
Richtung erfolgte, wie die Befestigung des Stützisolators an der Traverse des Schalter
gehäuses. Erfindungsgemäß wurde nämlich erkannt, daß diese an sich naheliegende und
auf den ersten Blick scheinbar besser zugängliche bekannte Ankopplungsweise gerade
bei einer Nachrüstung einer Schaltanlage zu erheblichem Montageaufwand führt, der
jedoch erfindungsgemäß mit geringem konstruktiven Veränderungen verringert werden
kann. Daher kann im Zuge einer Nachrüstung mit erfindungsgemäßen Stützisolatoren
vorteilhafterweise auf eine Anpassung der Gehäusetraverse der Schaltanlage verzichtet
werden. Ferner ist dabei weiterhin eine gute Zugänglichkeit des Anschlußsockels erziel
bar.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist ferner darin zu sehen, daß die Anschlußele
mente, d. h. die Anschlußkontakte daher nicht durch die Traverse geführt werden müs
sen. Aus diesem Grund kann auf einfache Weise ein verbesserter Isolationswiderstand
an dieser Stelle bereitgestellt werden. Ferner erhöhen sich die Gestaltungsfreiheiten für
den Anschlußsockel bzw. die Steckereinrichtung, wodurch diese hinsichtlich der elektri
schen wie mechanischen Eigenschaften optimiert werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der
Unteransprüche.
Von weiterem Vorteil ist es, wenn der Anschlußsockel zweipolig mit im Stütz
isolator eingegossenen Anschlußbuchsen ausgebildet ist, wobei ein Anschluß mit einer
Innenelektrode des Zylinderkondensators und der andere Anschluß mit einem ein Erd
potential führendes Teil verbunden ist. Dann kann der Abgriff des Erdpotentials im
Stützisolator vorgenommen werden, wodurch sich eine größere Betriebssicherheit zum
Beispiel bei einer Überspannung aufgrund eines Versagens des Dielektrikums ergibt.
Zudem werden die entsprechenden Leitungswege für die Anschlüsse sehr kurz gehalten
und es ergeben sich genau definierte Bedingungen für den Abgriff der Netzspannung.
Weiter verbessert sich die Übersichtlichkeit in der Schaltanlage durch die im Stütziso
lator integrierten Anschlüsse, so daß Personen besser vor Gefahren geschützt werden
können, d. h. eine Überspannung ggf. von der Person fern gehalten wird.
Der Aufbau vereinfacht sich weiter, wenn der Anschluß für das Erdpotential mit
einer Fußbefestigung des Stützisolators verbunden ist.
Dadurch, daß der Anschlußsockel mit einer Passungsfläche ausgebildet ist, welche
an eine Steckereinrichtung angepaßt ist, kann ein besserer Schutz vor Umwelteinflüssen
erzielt werden. Hiermit ist es insbesondere noch besser möglich, auch bei einer Salz
nebelprüfung den erforderlichen Isolationswiderstand zu erzielen. Die Sicherheit und
Zuverlässigkeit des Stützisolators auch unter extremen Bedingungen erhöht sich da
durch weiter.
Wenn Kontaktelemente des Anschlußsockels vertieft angeordnet sind, kann ein
noch besserer Schutz gegenüber Umwelteinflüssen erzielt werden.
Dadurch, daß der Hochspannungskondensator als Zylinderkondensator ausgebil
det ist, wird die Kapazität des Kondensators nicht durch äußere Streufelder beeinflußt,
da das elektrische Feld zwischen den Elektroden durch die Form der Außenelektrode
abgeschirmt ist. Ferner kann die Elektrodenanordnung daher großflächig ausgeführt
werden, wodurch sich ein hoher Kapazitätswert ergibt. Dieser erlaubt es, auch Betriebs
spannungen zu überprüfen, die kleiner als die Bemessungsspannung der Schaltanlage
sind. Dabei ist eine derartige Kondensatorbauweise überraschenderweise trotz hoher
fertigungstechnischer Anforderungen zuverlässig und wiederholbar in einen Stützisola
tor integrierbar.
Von weiterem Vorteil ist hierbei, daß bei anliegender netzfrequenter Betriebs
spannung im Isolatormaterial zwischen den Elektroden keine hohen Feldstärken auf
treten, welche dort zu gefährlichen Teilentladungen und im schlimmsten Falle zu einem
Durchschlag führen könnten. Daher erreicht der erfindungsgemäße Stützisolator mit
Hochspannungskondensator eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit.
Ferner kann diese Zylinderkondensator-Anordnung mit relativ geringen Abmes
sungen bereitgestellt werden, so daß ein damit ausgerüsteter Stützisolator mit seinen
Abmessungen einem herkömmlichen Stützisolator ohne einen Hochspannungskonden
sator entspricht. Daher ist eine wahlweise Ausrüstung einer Schaltanlage mit oder ohne
Spannungsprüfsystem möglich. Zudem erlaubt dies auch eine Nachrüstung bestehender
Anlagen.
Wenn eine Außenelektrode des Zylinderkondensators als Geflecht ausgebildet ist,
welches vom Material des Isolatorkörpers um- bzw. durchgriffen ist, wird eine zuverläs
sige Einbettung der Außenelektrode im Isolatormaterial erreicht. Insbesondere kann
dadurch vermieden werden, daß wie bei einer massiven Außenelektrode Trennflächen
im Stützisolator vorliegen, was die mechanische Stabilität des Stützisolators wesentlich
beeinträchtigen würde. Dieses Eingießen der erfindungsgemäßen Außenelektrode in den
Isolatorkörper führt dagegen zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften,
wobei zudem auch die elektrischen Eigenschaften der Kondensatoranordnung nicht
wesentlich beeinflußt werden. Darüberhinaus ergibt sich hieraus der Vorteil, daß eine
Luftspaltbildung an den Grenzflächen zwischen den unterschiedlichen Materialien der
Außenelektrode bzw. des Isolatorkörpers z. B. aufgrund des unterschiedlichen thermi
schen Verhaltens beim Gießvorgang bzw. von Alterungsvorgängen vermieden werden
kann. Damit können erfindungsgemäß Teilentladungen an der Elektrodenoberfläche
wirksam minimiert werden.
Indem ein Randbereich der Außenelektrode dauerhaft mit Anschlußelementen
verbunden ist, wobei der Randbereich vorzugsweise in an den Anschlußelementen aus
gebildeten Schlitzen eingreift und dort geklemmt ist, wird eine zuverlässige Ankopp
lung der Außenelektrode an mit an potentialführenden Teilen ankoppelbaren Anschluß
elementen bereitgestellt. Die anliegende Spannung kann so zuverlässig auf die Außen
elektrode übertragen werden. Zudem erleichtert eine derartige Verbindung die Herstel
lung des Stützisolators, da die Außenelektrode hierdurch beim Gießen des Isolatorkör
pers zuverlässig in Lage gehalten werden kann.
Dadurch, daß ein freier Randbereich der Außenelektrode in Gegenrichtung umge
faltet ist, ergibt sich am Geflecht der Außenelektrode ein exakt definierter Randbereich.
Dadurch lassen sich die elektrischen Eigenschaften der Außenelektrode exakter definie
ren, wobei insbesondere Feldstärkenüberhöhungen am Randbereich, wie sie im Stand
der Technik gegeben sind, vermieden werden können. Dadurch kann der Zylinderkon
densator mit geringeren Elektrodenabständen und somit mit geringen Abmessungen
bereitgestellt werden. Die gesamte Baugröße des Stützisolators kann daher geringer
gehalten sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Spannungs
prüfsystem insbesondere für Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen bereitgestellt, das
einen erfindungsgemäßen Stützisolator, ein Verbindungsmodul und ein Anzeigeelement
aufweist. Hierbei ist eine Steckereinrichtung des Verbindungsmoduls vorzugsweise der
art an den Anschlußsockel des Stützisolators angepaßt, daß sie eine entsprechend ausge
bildete Passungsfläche aufweist.
Dieses Spannungsprüfsystem arbeitet somit auf dem Prinzip eines kapazitiven
Spannungsteilers und teilt die anliegende Leiter-Erd-Spannung in eine der Hochspan
nung proportionale Meßspannung. Mittels dem Anzeigegerät kann diese Meßspannung
dann ausgewertet und zur Spannungsprüfung oder zum Phasenvergleich verwendet
werden.
In besonders vorteilhafter Weise eignet sich das erfindungsgemäße Spannungs
prüfsystem auch an Schaltanlagen, bei denen die Betriebsspannung wesentlich von der
Bemessungsspannung abweicht. Der hohe Kapazitätswert des erfindungsgemäßen
Zylinderkondensators im Stützisolator erlaubt dabei eine zuverlässige Anzeige einer
vorhandenen Spannung innerhalb der nach Norm geforderten Grenzen. Hieraus ergibt
sich der weitere Vorteil, daß daher im Zuge der Vereinheitlichung der Mittelspannungs
netze keine Übergangslösungen oder Kompromisse erforderlich sind, welche häufig
nicht mehr der gültigen Norm entsprechen oder im schlimmsten Falle nicht zuverlässig
funktionieren würde. Daher wird die Sicherheit für Personen an diesen Anlagen erfin
dungsgemäß wesentlich erhöht.
Das erfindungsgemäße Spannungsprüfsystem zeichnet sich somit durch eine ein
fache Bauweise, ein breites Anwendungsspektrum und hohe Zuverlässigkeit und
Sicherheit aus.
Von weiterem Vorteil ist es, wenn die Steckereinrichtung mit einer Dichteinrich
tung, insbesondere wenigstens einem Dichtring, versehen ist. Dann läßt sich ein noch
besserer Isolationswiderstand der Anordnung bereitstellen.
Wenn die Steckereinrichtung zweipolig ausgeführt ist und eine spannungsbegren
zende Sollbruchstelle aufweist, die vorzugsweise als Gasentladungsableiter ausgeführt
ist, kann dieser bei Versagen des Koppeldielektrikums im Stützer den nach Norm gefor
derten Erdschlußstrom zweimal kurz hintereinander sicher führen. Ein weiterer Vorteil
liegt darin, daß der Einbauort der spannungsbegrenzenden Sollbruchstelle im Stecker ist
und damit in unmittelbarer Nähe zur Koppelkapazität. Dies stellt den eigentlichen
Zweck der Sollbruchstelle sicher. So können die Auswirkungen bei einem möglichen
Versagen des Koppeldielektrikums innerhalb der Kapselung der Anlage und damit vom
Bedienpersonal fern gehalten werden. So läßt sich die Isolationsfestigkeit der Anord
nung trotz der Verwendung eines erfindungsgemäßen Stützisolators mit seitlicher An
schlußbuchse weiter verbessern. Sofern auch das daran angeschlossene Kabel eine hohe
Isolationsfestigkeit aufweist, kann die Isolationsfestigkeit weiter erhöht werden.
Von weiterem Vorteil ist es, wenn das Verbindungsmodul ferner ein Verbin
dungskabel und eine Frontplatteneinheit aufweist, wobei das Verbindungskabel in
einem Winkel von etwa 45° zur Frontplatteneinheit eingeführt ist. Dies ermöglicht bei
der Montage der Frontplatteneinheit eine dreifache Anordnung für die drei Phasen,
wobei dies sowohl in waagerechter als auch in senkrechter Ausführung mit geringen
und den Normvorschriften entsprechenden Abständen möglich ist.
Wenn die Frontplatteneinheit Meßanschlüsse für das Anzeigeelement aufweist,
wobei an den Meßanschlüssen vorzugsweise unverlierbar gehaltene Verschlußdeckel
anbringbar sind, kann das Anzeigeelement auf einfache Weise an das Verbindungsmo
dul angeschlossen werden. Ferner ist bei nicht angeschlossenem Anzeigeelement eine
zuverlässige Abdeckung der Meßanschlüsse durch den Verschlußdeckel möglich, so daß
eine Beeinträchtigung durch Umwelteinflüsse vermieden werden kann. Eine derartige
Bauweise ist auch geeignet, um eine von der Norm geforderte Salznebelprüfung beste
hen. Durch die unverlierbar gehaltenen Verschlußdeckel, wird sichergestellt, daß diese
für ein Verschließen der Meßanschlüsse immer zur Verfügung stehen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Spannungsprüfsystems;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Stützisolator im Schnitt;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Stützisolator gemäß Fig. 2 mit angedeuteten Stec
keranschluß;
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung des Verbindungsmoduls; und
Fig. 5 Diagramme zur Darstellung der Ansprechschwellen des Spannungsprüfsystems
bei bestimmten Betriebsspannungen und unter Verwendung von vorbestimmten
Ausführungen des Stützisolators.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Spannungsprüfsystems 1 dargestellt. Es
ist als kapazitiver Spannungsteiler aufgebaut und teilt eine anliegende Leiter-Erd-Span
nung in eine der Hochspannung proportionale Meßspannung. Hierzu weist das Span
nungsprüfsystem 1 einen Stützisolator 2, ein Verbindungsmodul 3 und ein Anzeige
element 4 auf.
Der Stützisolator 2 ist in den Fig. 2 und 3 im näheren Detail dargestellt und ent
hält einen Isolatorkörper 21, in dem im wesentlichen ein Zylinderkondensator 22 und
ein Erdpotentialanschluß 23 angeordnet sind. Die weiteren Bestandteile des Stützisola
tors 2 werden später anhand der Fig. 2 und 3 erläutert.
Das Verbindungsmodul 3 weist eine Steckereinrichtung 31 auf, welche in den Fig.
3 und 4 dargestellt ist. Ferner weist das Verbindungsmodul 3 einen Gasentladungsab
leiter 32 auf, der als spannungsbegrenzende Sollbruchstelle ausgebildet und in der
Steckereinrichtung 31 angeordnet ist. Die Steckereinrichtung 31 ist mit einem als Ver
bindungskabel dienenden Koaxialkabel 33 verbunden. Die Länge des Koaxialkabels 33
ist hierbei derart definiert, daß sich ein gewünschtes Teilerverhältnis des Spannungs
teilers einstellt. In dieser Ausführungsform ist zusätzlich ein weiterer Kondensator 34 in
einer Frontplatteneinheit 35 des Verbindungsmoduls 3 angeordnet. Die Frontplattenein
heit 35 ist hierbei als Buchseneinrichtung ausgebildet und in Fig. 4 dargestellt.
Das Anzeigeelement 4 kann aus einem einfachen optischen Spannungsindikator
oder auch aus einem komplexen Meßsystem bestehen, mit welchem neben der Span
nungsprüfung zum Beispiel auch ein Phasenvergleich der Anlage möglich ist.
In Fig. 2 ist der Stützisolator 2 im näheren Detail dargestellt. Der Isolatorkörper
21 weist einen Fußbereich 211 auf, der in der Regel auf einer hier nicht dargestellten
Traverse aufgesetzt und daran angeschraubt wird. Ein Kopfbereich 212 des Isolator
körpers 21 weist Gewindebuchsen 24 und 25 auf, an welchen ein hier nicht dargestelltes
potentialführendes Anlagenteil ankoppelbar ist.
Die vier Gewindebuchsen 25 weisen jeweils einen Kopfabschnitt 251 auf, der mit
einem Schlitz 252 versehen ist. In diese Schlitze 252 der Gewindebuchsen 25 greift ein
Randbereich einer zylinderförmigen Außenelektrode 221 des Zylinderkondensators 22
ein. Jeder Schlitz 252 wurde vor dem Gießen des Isolatorkörpers 21 bei eingefügter
Außenelektrode 221 derart verstemmt, daß sich eine dauerhafte elektrische und mecha
nische Verbindung von der Gewindebuchse 25 zur zylindrischen Außenelektrode 221
ergibt. Ferner sind die Gewindebuchsen 25 elektrisch mit der zentralen Gewindebuchse
24 verbunden.
Die zylinderförmige Außenelektrode 221 des Zylinderkondensators 22 ist aus
einem Maschendrahtgeflecht ausgebildet, welches in dieser Ausführungsform eine
Drahtstärke von 0,5 mm und eine Maschenweite von 1 mm aufweist. Beim Gießen des
Isolatorkörpers 21 durchdringt das Isolatormaterial das Gewebe der Außenelektrode
221. Der nicht mit den Gewindebuchsen 25 verbundene Randbereich der Außenelek
trode 221 ist um ein vorbestimmtes Maß in Gegenrichtung umgefaltet, um einen elek
trisch definierten Abschluß in diesem Bereich herzustellen.
Der Zylinderkondensator 22 weist neben der Außenelektrode 221 eine koaxial
hierzu angeordnete, stabförmige Innenelektrode 222 auf. Die Innenelektrode 222 sitzt
dabei auf einem Isolierstab 26, der ebenfalls koaxial in den Isolierkörper 21 eingegossen
ist. Auf der dem Fußbereich 211 des Isolierkörpers 21 zugewandten Seite des Isolier
stabs 26 sitzt dieser auf einer Befestigungsbuchse 27, welche zur Befestigung des
Stützisolators 2 an einer Traverse dient.
Im Fußbereich 211 des Isolatorkörpers 21 ist ferner ein seitlich ausgebildeter
zweipoliger Anschlußsockel 28 ausgebildet. Ein Pol des Anschlußsockels 28 ist dabei
durch eine Anschlußleitung 281 mit der Innenelektrode 222 des Zylinderkondensators
22 verbunden. Der andere Pol des Anschlußsockels 28 ist über einen Erdanschluß 282
mit der Befestigungsbuchse 27 und somit mit der hier nicht dargestellten Traverse ver
bunden, um so einen Erdanschluß herzustellen. Die Kontakte des Anschlußsockels 28
sind wie in Fig. 2 erkennbar ist vertieft angeordnet und zudem vergoldet. Ferner ist eine
innere Zylinderfläche 283 dieser Vertiefung als Passungsfläche gestaltet, welche auf
eine entsprechende Gegenfläche der Steckeranordnung 31 des Verbindungsmoduls 3
angepaßt ist.
Der Aufbau des Verbindungsmoduls 3 ist am besten aus Fig. 4 erkennbar. Gemäß
der Darstellung in dieser Figur weist die Steckeranordnung 31 neben den beiden Polan
schlüssen 311 und 312 zwei Hakenabschnitte 313 und 314 auf, mittels denen die
Steckeranordnung 31 an der Anschlußsockel 28 in der in Fig. 3 gezeigten Weise fest
gelegt ist. Der in Fig. 1 angedeutete Gasentladungsableiter 32 ist im Gehäuse der Stec
keranordnung 31 angeordnet.
Die Anschlußpole 311 und 312 der Steckeranordnung 31 sind passend zu den
zwei Polen des Anschlußsockels 28 ausgebildet, wobei insbesondere eine entsprechende
Passungsfläche zur Zylinderfläche 283 vorgesehen ist. Darüber hinaus können im An
schlußsockel 28 oder der Steckeranordnung 31 Dichtringe u. ä. vorgesehen sein, um die
Abdichtwirkung zu verbessern. Ferner ist die Steckeranordnung 31 so ausgebildet, daß
sie im angeschlossenen Zustand die Öffnungen des Anschlußsockels 28 mit einem
Wulst überdeckt.
Am anderen Ende des Koaxialkabels 33 ist die Frontplatteneinheit 35 angeordnet,
welche eine Buchse 351, eine Blende 352, einen Rahmen 353 und einen unverlierbar
mit dem Rahmen 353 verbundenen Verschlußdeckel 354 aufweist. Das Koaxialkabel 33
wird dabei in einem Winkel von etwa 45° in die Buchse 351 der Frontplatteneinheit 35
eingeführt. Dadurch können alle drei Buchsen 351 für die drei Phasen relativ dicht
nebeneinander angeordnet werden, wobei immer noch die geforderten Abstände einge
halten werden. In der Buchse 351 der Frontplatteneinheit 35 ist ferner noch der in Fig. 1
angedeutete Kondensator 34 angeordnet.
Zum Prüfen auf Spannungsfreiheit kann das Anzeigeelement 4 in die Buchse 351
eingefügt werden. Ist kein Anzeigeelement eingesteckt, so läßt sich die Buchse 351 mit
dem Verschlußdeckel 354 dichtend abschließen.
Dieser Aufbau des Spannungsprüfsystems 1 mit dem Stützisolator 2, dem Verbin
dungsmodul 3 und dem Anzeigeelement 4 kann jeweils für jede Phase vorgesehen sein.
Hierbei ist es auch möglich, ein komplexes Anzeigeelement 4 vorzusehen, welches alle
drei Phasen abgreift und somit zudem einen Phasenvergleich zuläßt.
In Fig. 5 sind die Ansprechschwellen für Spannungsprüfsysteme verschiedener
Bemessungsspannungen dargestellt. So geht aus diesen Diagrammen hervor, wann ein
auf 12 kV, 24 kV bzw. 36 kV Bemessungsspannung ausgelegtea kapazitives Span
nungsprüfsystem bei voller Bemessungsspannung oder reduzierter Betriebsspannung
anspricht bzw. ansprechen muß.
Hierbei muß das gesamte System so ausgeführt werden, daß die Ansprechschwelle
des Anzeigegerätes ab einer Leiter-Erd-Spannung von 45% der Bemessungsspannung
erreicht sein muß. Spätestens dann muß am Anzeigegerät die eindeutige Anzeige
"Spannung vorhanden" erscheinen. Unterhalb einer Leiter-Erd-Spannung von 10% der
Bemessungsspannung darf diese Anzeige nicht erscheinen.
In Fig. 5 gibt die erste Schwelle in jedem Balken an, ab welcher Spannung eine
Anzeige erscheinen darf. Ab der zweiten Schwelle muß eine Spannungsanzeige am
Anzeigeelement 4 gegeben sein.
Bei Nutzung des Spannungsprüfsystems 1 zum Beispiel für eine Betriebsspan
nung unterhalb der Bemessungsspannung ergibt sich daher ein enger Bereich, innerhalb
dem die Anzeige erscheinen darf, aber noch nicht muß. Dieser Bereich ergibt sich aus
der Schnittmenge für die Betriebsspannung und die Bemessungsspannung. Aus Versu
chen hat sich ergeben, daß das erfindungsgemäße Spannungsprüfungssystem 1 in der
Lage ist, in diesen engen Grenzbereichen zu bleiben. Hierbei ist noch zu unterscheiden,
daß es hochohmige HR-Systeme (High Resistance Systems) und niederohmige LRM-
Systeme (Low Resistance Modificated Systems) gibt. Die Kenngrößen hierfür sind die
Ansprechschwellen (LRM: 5 V, HR: 90 V) und die Impedanzen (LRM: 2 MΩ, HR: 36
MΩ) der Anzeigegeräte.
Aus Versuchen hat sich hier für ein auf 12 kV, 24 kV bzw. 36 kV ausgelegtes
Spannungsprüfsystem 1 jeweils eine Ansprechschwelle innerhalb des zulässigen Be
reichs sowohl für das HR-System als auch das LRM-System ergeben.
Damit ist das Spannungsprüfsystem 1 für große Bandbreiten der Betriebsspan
nung geeignet.
Die Erfindung läßt neben den hier aufgezeigten Ausführungsformen weitere Ge
staltungsansätze zu.
So ist die zusätzliche Kapazität 34 in der Buchse 351 nicht in jedem Falle vorge
sehen, so daß gegebenenfalls auch darauf verzichtet werden kann. Ferner kann in der
Steckeranordnung 31 auch eine andere Einrichtung als der Gasentladungsableiter 32 zur
Herstellung einer spannungsbegrenzenden Sollbruchstelle eingesetzt werden. Diese
spannungsbegrenzende Einrichtung kann zudem auch außerhalb des Steckers an anderer
Stelle im Verbindungsmodul 3 angeordnet werden.
Die Gestalt der Außenelektrode 221 kann je nach Anwendungsfall variieren,
wobei insbesondere auch andere Drahtdicken und Maschenweiten zum Einsatz kommen
können. Ferner kann das als Außenelektrode dienende Maschendrahtgeflecht als gerader
Zylinder ausgebildet sein, oder wie in Fig. 2 dargestellt ist angepaßt an die praktischen
Erfordernisse auch im Bereich der inneren Elektrode 222 etwas aufgeweitet sein.
Ferner ist es auch möglich, die Außenelektrode 221 auch auf andere Weise als
über die Schlitze 252 an die potentialführenden Teile der Schaltanlage anzukoppeln.
Dies kann zum Beispiel auch durch eine Lötverbindung bewerkstelligt werden.
Die Anzahl der Gewindebuchsen 25 ist ferner nicht auf vier beschränkt. Es
können auch zwei oder jede andere Anzahl sein. Eine Bereitstellung mit vier Gewinde
buchsen 25 wird in dieser Ausführungsform jedoch bevorzugt, um den Stützisolator 2
hinsichtlich des Anschlußsockels 28 in vier möglichen Einbaurichtungen vorsehen zu
können. Damit kann einer möglicherweise begrenzten Zugänglichkeit im Schaltfeld
entsprochen werden, wodurch sich insbesondere die Montage erleichtert.
Die Buchsen 351 der Frontplatteneinheit 35 können wie in Fig. 4 dargestellt quer
nebeneinander angeordnet werden, oder auch übereinander.
Die Erfindung schafft somit einen Stützisolator 2 mit einem Hochspannungskon
densator für einen kapazitiven Spannungsteiler eines Spannungsprüfsystems 1 insbe
sondere in Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen. Der Anschlußsockel 28 ist dabei seit
lich am Fußbereich 211 des Stützisolators 2 angeordnet und erlaubt sowohl eine einfa
che Nachrüstung der Stützisolators 2 in bestehenden Schaltanlagen ohne eine Nachbear
beitung an Traversen zu erfordern. Ferner stellt die Zylinderkondensatoranordnung
einen hohen Kapazitätswert bereit, so daß das Spannungsprüfsystem auch bei Betriebs
spannungen unterhalb der Bemessungsspannung zuverlässig funktioniert.
Claims (14)
1. Stützisolator (2) mit einem Hochspannungskondensator für einen kapazitiven
Spannungsteiler eines Spannungsprüfsystems (1) insbesondere in Mittel- bzw.
Hochspannungsanlagen, wobei der Hochspannungskondensator in einem Isolator
körper (21) des Stützisolators (2) integriert und mit einem Anschlußsockel ver
bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußsockel (28) seitlich in
einem Fußbereich (211) des Stützisolators (2) angeordnet ist.
2. Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußsockel
(28) zweipolig mit im Stützisolator (2) eingegossenen Anschlußbuchsen ausge
bildet ist, wobei ein Anschluß mit einer Innenelektrode (222) des Hochspannungs
kondensators (22) und der andere Anschluß mit einem ein Erdpotential tragendes
Teil (27) verbunden ist.
3. Stützisolator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß für das
Erdpotential mit einer Fußbefestigung des Stützisolators (2) verbunden ist.
4. Stützisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anschlußsockel (28) mit einer Passungsfläche (283) ausgebildet ist, welche an
eine Steckereinrichtung (31) angepaßt ist.
5. Stützisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
Kontaktelemente des Anschlußsockels (28) vertieft angeordnet sind.
6. Stützisolator nach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hochspannungskondensator als Zylinderkondensator (22) ausgebildet ist.
7. Stützisolator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenelektrode
(221) des Zylinderkondensators (22) als Geflecht ausgebildet ist, welches vom
Material des Isolatorkörpers (21) um- bzw. durchgriffen ist.
8. Stützisolator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rand
bereich der Außenelektrode (221) dauerhaft mit Anschlußelementen (25) verbun
den ist, wobei der Randbereich vorzugsweise in an den Anschlußelementen (25)
ausgebildeten Schlitzen (252) eingreift und dort geklemmt ist.
9. Stützisolator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein
freier Randbereich der Außenelektrode (221) in Gegenrichtung umgefaltet ist.
10. Spannungsprüfsystem (1) insbesondere für Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen
mit einem Stützisolator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, einem Verbin
dungsmodul (3) und einem Anzeigeelement (4), wobei eine Steckereinrichtung
(31) des Verbindungsmoduls (3) vorzugsweise derart an den Anschlußsockel (28)
des Stützisolators (2) angepaßt ist, daß sie eine entsprechend ausgebildete
Passungsfläche aufweist.
11. Spannungsprüfsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steckereinrichtung (31) mit einer Dichteinrichtung, insbesondere wenigstens
einem Dichtring, versehen ist.
12. Spannungsprüfsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steckereinrichtung (31) zweipolig ausgeführt ist und eine spannungsbegren
zende Sollbruchstelle aufweist, die vorzugsweise als Gasentladungsableiter (32)
ausgeführt ist.
13. Spannungsprüfsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Verbindungsmodul (3) ferner ein Verbindungskabel (33) und
eine Frontplatteneinheit (35) aufweist, wobei das Verbindungskabel (33) in einem
Winkel von etwa 45° zur Frontplatteneinheit (35) eingeführt ist.
14. Spannungsprüfsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Front
platteneinheit (35) Meßanschlüsse (351) für das Anzeigeelement (4) aufweist,
wobei an den Meßanschlüssen (351) vorzugsweise unverlierbar gehaltene Ver
schlußdeckel (354) anbringbar sind.
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Cited By (2)
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DE102011080115A1 (de) * | 2011-07-29 | 2013-01-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Auskoppeleinheit zur Teilentladungsmessung an Hochspannungsmaschinen |
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- 1999-04-07 DE DE29906247U patent/DE29906247U1/de not_active Expired - Lifetime
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2000
- 2000-01-05 DE DE10000243A patent/DE10000243A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
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