DE1189176B

DE1189176B - Giessharzisolierte elektrische Hochspannungs-Schaltanlage mit metallisch leitender, gerdeter Huelle

Info

Publication number: DE1189176B
Application number: DEM50410A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfred Imhof
Original assignee: Moser Glaser and Co AG
Current assignee: Moser Glaser and Co AG
Priority date: 1961-01-27
Filing date: 1961-09-27
Publication date: 1965-03-18
Also published as: CH322444A; CH387135A; GB753375A

Description

Gießharzisolierte elektrische Hochspannungs-Schaltanlage mit metallisch leitender, geerdeter Hülle Es sind Hochspannungs-Schaltanlagen bekannt, welche, aus mehreren separaten Einheiten bildenden Teilen und Apparaten bestehend, wie Phasenleiterschienen, Sammelschienen, Trennern, Umtrennern, Lastschaltern, Meßwandlern, überspannungsschutzableitern usw., von Isolierharz umhüllt und in einer zusammenhängenden, metallisch leitenden und geerdeten Hülle angeordnet sind. In jeder Einheit besteht die Hauptisolation zwischen den spannungsführenden Teilen und der metallisch leitenden, geerdeten Hülle im wesentlichen aus einem formhaltenden Einbettungsharz, vorzugsweise aus sogenanntem »Niederdruck«-Gießharz, welches die mechanisch starre, genaue Halterung der spannungsführenden eingebetteten Teile gewährleistet. Die einzelnen Einheiten sowie deren formhaltende Umhüllungen selbst sind steckerartig miteinander verbunden, derart, daß beim Zusammenstecken der steckerartig ausgebildeten Leiterenden zweier zu verbindenden Einheiten die zwischen den Kunstharzisolationen der Einheiten verbleibenden engen Kupplungsfugen mit einem Fugenisolierstoff gefüllt sind.
In F i g. 1 der Zeichnung ist eine derartige Hochspannungs-Schaltanlage in U-förmiger Anordnung schematisch dargestellt. An das Kabelende a eines Hochspannungskabels ist über ein Kupplungsglied b ein der Anlage baulich angepaßter Trennschalter c angeschlossen. Von diesem servomotorisch betätigten Trennschalter führt die Strombahn über einen kombinierten Strom- und Spannungswandler d, ein Kupplungsglied b und ein weiteres bogenförmiges Kupplungsglied e zum Leistungsschalter f. Dieser kann z. B. ein mit einem flüssigen oder gasförmigen Löschmittel arbeitender Schalter sein, wobei das Löschmittel auch gleichzeitig zu seiner Betätigung dient. An den Leistungsschalter schließt sich wieder über ein Zusatzglied g ein Trennschalter h für eine Sammelschiene i an.
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung und Weiterbildung der vorbeschriebenen Hochspannungs-Schaltanlage, und zwar befaßt sie sich insbesondere mit den Kupplungsfugen zwischen den einzelnen Schaltelementen.
Es ist vom Standpunkt der Betriebssicherheit und der Fertigungskosten aus erwünscht, die elektrische Feldstärke in der Kupplungsfuge niedrig zu halten, namentlich auch mit dem Ziel, als Fugenisolierstoff wenigstens bis zu einer gewissen Höhe der Nennspannung atmosphärische Luft und für höhere Spannungen Luft von mäßigem überdruck verwenden zu können.
Um zu einer sehr einfachen Ausbildung der Kupplungsfugenzone zu gelangen, sieht die Erfindung bei gießharzisolierten Hochspannungs-Schaltanlagen mit metallisch leitender, geerdeter Hülle zwischen der metallisch leitenden Oberfläche und dem Kunstharzkörper im Bereich der elektrischen Kraftflußröhre, in welchem sich die Kupplungsfuge befindet, in der Außenzone des Kunstharzkörpers einen Zwischenraum vor, der mit einem Dielektrikum gefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante erheblich niedriger ist als diejenige des Kunstharzes.
Dieser Zwischenraum kann z. B. mit einem gasförmigen Medium gefüllt sein, wie z. B. mit atmosphärischer ]#@uft, komprimierter Luft oder einem anderen Gas. Es kommen ferner für diesen Zweck isolierende Flüssigkeiten, wie Mineralöl, ein Chlordiphenyl usw., in Betracht oder ein fester Stoff niedriger Dielektrizitätskonstante, wie z. B. Polyäthylen. Die Füllung kann auch aus einem festen und einem flüssigen oder gasförmigen Stoff kombiniert sein. Da der Werkstoff des Kunstharzkörpers im allgemeinen eine Dielektrizitätskonstante von etwa 4 aufweist, soll derjenige des Zusatzraumes vorzugsweise zwischen 1 und etwa 2,5 liegen.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, daß das Dielektrikum im Zusatzraum identisch ist mit demjenigen in der Fuge. Es ist dann zweckmäßig, daß der Zusatzraum mit dem Fugenraum in Verbindung steht. In Fällen, wo der Zusatzraum atmosphärische Luft enthält, kann er auch mit dem umgebenden Raum in Verbindung stehen, was selbstverständlich über an sich bekannte Luftreinigungsvorrichtungen wie Filter und Entfeuchter geschehen kann.
Die Axiallänge des Zusatzraumes soll mindestens so groß sein, daß der Zusatzraum den gesamten elektrischen Kraftfluß aufnimmt, in welchem sich auch die Kupplungsfuge befindet. Dies ist ein so kleiner Teil der Gesamtlänge des Kunstharzkörpers, daß die mechanische Festigkeit nicht unzulässig beeinträchtigt wird.
Der Zusatzraum kann gebildet werden, indem der Kunstharzkörper im gesamten Bereich der Fuge eine Einschnürung erfährt, wie in F i g. 2 dargestellt. In dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Zwischenraum und der Raum der Kupplungsfuge voneinander getrennt, so daß sie mit verschiedenen Media, mit z. B. unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante, gefüllt sein können.
Es kann aber auch im Bereich des Zwischenraumes eine nach außen ausladende, mit der geerdeten leitenden Oberflächenschicht des übrigen Kunstharzkörpers leitend verbundene, den Zwischenraum nach außen abschließende metallische Hülle vorgesehen sein oder auch die metallische Hülle der Anlage in der betreffenden Zone eine radiale Ausbuchtung erfahren, wie in F i g. 3 dargestellt. Wenn die geerdete leitende Hülle nur durch eine Metallisierung geschaffen ist, so kann der Zusatzraum auch durch eine Ausbuchtung des Kunstharzkörpers gebildet werden, wie in F i g. 4 dargestellt, in welcher der Zusatzraum radial über den größten Durchmesser der Fuge vorsteht, zugleich aber als Einschnürung ausgebildet ist.
In allen drei Figuren ist die aus zwei gekuppelten Teilen bestehende Hochspannungsstromschiene 1 von den formhaltenden zusammenstoßenden Einbettungsharzisolationen 2 und 3 der benachbarten Einheiten umgeben. Die formhaltenden Kunstharzkörper begrenzen eine enge Kupplungsfuge 4 und sind mit der leitenden geerdeten Oberflächenschicht bzw. mit einer geerdeten metallischen Kupplung 5 versehen. Der Zusatzraum ist mit 6 bezeichnet. Vfmdkwfvrbaen In Fällen, wo ein innerer Hohlraum des Kunstharzkörpers für irgendeinen funktionellen Zweck mit einem fließbaren Dielektrikum gefüllt ist, kann dieser Hohlraum unter Umständen mitverwendet werden, um den Zusatzraum für die Fugenzone zu bilden.
Die Wirkungsweise des Zusatzraumes kann an Hand der F i g. 5 und 6 erklärt werden. F i g. 5 zeigt je einen schematischen Längsquerschnitt durch eine Fugenzone; links ohne, rechts mit denn Zusatzraum. Durch die Kupplungen werden in den beiden Fugenzonen Schnitte AA und BB gelegt, welche die beiden Kupplungsfugen in der gleichen Entfernung vom Stromleiter schneiden. 1 ist der Hochspannungsstromleiter, 2 und 3 der Kunstharzkörper, 4 die Kupplungsfuge, 5 die metallische Hülle des Zusatzraumes 6.
In F i g. 6 ist die radiale Feldstärke (kV/cm) in Funktion des Abstandes X von der Leiteroberfläche graphisch dargestellt, für die Querschnitte AA und BB unter Annahme einer Feldstärke von 20 kV/cm direkt an der Leiteroberfläche. Die Dielektrizitätskonstante des Kunstharzes beträgt 4, diejenige des Fugendielektrikums und des Dielektrikums im Zusatzraum beträgt 1. Die gestrichelte Kurve A stellt die Feldstärke dar in Funktion des radialen Abstandes vom Leiter für eine Ausführung ohne Zusatzraum, die ausgezogene Linie B mit Zusatzraum, wobei die Spannung des Leiters gegen Erde in beiden Fällen dieselbe ist. Man erkennt den deutlichen Vorteil, den der Zusatzraum bringt. Er vermindert hier die Feldstärke in der Fuge auf 50%, wobei die radiale Dicke des Zusatzraumes gleich der radialen Dicke des Kunstharzkörpers gewählt worden ist. Eine weitere radiale Vergrößerung des Zusatzraumes würde keinen großen Gewinn mehr bringen. In den meisten praktischen Fällen wird eine radiale Dicke des Zusatzraumes von 30 bis 100% derjenigen des Harzkörpers ausreichen.
Die im Interesse einer geringen dielektrischen Beanspruchung der Kupplungsfugen günstigsten Abmessungen fordern manchmal einen größeren Durchmesser des Hochspannungs-Stromleiters als das sich aus anderen Forderungen ergibt. Es genügt dann, diese Vergrößerung nur in der Fugenzone und damit also der Zone des Zusatzraumes vorzunehmen.

Claims

Patentansprüche: 1. Gießharzisolierte elektrische Hochspannungs-Schaltanlage mit metallisch leitender, geerdeter Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der metallisch leitenden Oberfläche (5) und dem Kunstharzkörper (2, 3) im Bereich der elektrischen Kraftflußröhre, in welchem sich die Kupplungsfuge (4) befindet, in der Außenzone ein Zwischenraum (6) vorgesehen ist, der mit einem Dielektrikum gefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante erheblich niedriger ist als diejenige des Kunstharzes.
2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (6) mindestens teilweise mit einem fließbaren Dielektrikum gefüllt ist.
3. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zwischenraum (6) mindestens teilweise durch eine Einschnürung im Kunstharzkörper bildet.
4. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zwischenraum (6) nach außen umhüllende Wandung aus Gießharz besteht und vorzugsweise ein Teilstück des Gießharzisolierkörpers (2, 3) ist.
5. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungs-Stromschiene (1) im Axialbereich des Zwischenraumes (6) einen größeren Durchmesser als im übrigen Teil aufweist.
6. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (6) mit der Kupplungsfuge (4) in Verbindung steht.
7. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (6) mit atmosphärischer Luft gefüllt ist und mit der Außenluft in Verbindung steht.