DE1515757B2 - Elektrische hochspannungsdurchfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische, mit Isolierflüssigkeit gefüllte Hochspannungsdurchführung mit einem Durchführungsisolator aus keramischem Material, einer aus einem transparenten Material bestehenden Isolierhülle zur Beobachtung des Isoliermittelstandes und einem Metallflansch.

Um eine elektrische Lichtbogenbildung und ein Durchschlagen innerhalb der Hochspannungsdurchführung zu verhindern, ist es üblich, den dem Metallflansch gegenüberliegenden Teil des Durchführungsbolzens mit einem Isoliermaterial, beispielsweise einem flüssigkeitsdurchlässigen Isolierpapier, zu umwickeln und den Durchführungsisolator mit einer Isolierflüssigkeit, beispielsweise Transformatorenöl, zu füllen. Zur Erzielung einer ausreichenden Isolierfestigkeit muß die Isolierflüssigkeit stets geringfügig über dem oberen Ende der Wickelkeule gehalten werden. Es ist daher zweckmäßig, Einrichtungen vorzusehen, die von der Außenseite der Hochspannungsdurchführung eine Beobachtung oder Anzeige des Isolierflüssigkeitsstandes ermöglichen.

Bei Hochspannungsdurchführungen ist es nicht möglich, zur Beobachtung des Isolierflüssigkeitsstandes die Durchführung vollkommen aus durchsichtigem Material herzustellen, da derartige Materialien infolge der anliegenden Hochspannung nicht gleichzeitig sämtliche erforderlichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften aufweisen.

Zur Anzeige des Isoliermittelstandes sind verschiedene Ausführungen mechanischer Meßeinrichtungen bekannt, die verschiedene Arten von Schwimmereinrichtungen benutzen. Diese mechanischen Anordnungen sind jedoch unzweckmäßig, da ein Versagen in dem Mechanismus sich dahingehend auswirken kann, daß beim Erreichen eines unzulässig niedrigen Flüssigkeitsstandes keine Anzeige mehr gegeben ist.

Um die erwähnten Nachteile mechanischer Meßeinrichtungen zu beseitigen, ist es beispielsweise aus den USA.-Patentschriften 2 189 621, 2 189 632, 2 279 230 und 2 285 594 bekannt, bei einer Hoch-Spannungsdurchführung der eingangs beschriebenen Art zur Beobachtung des Isoliermittelstandes eine aus einem durchsichtigen Material, beispielsweise Glas, bestehende Isolierhülle auf den wirksamen Isolatorkörper aufzusetzen, der aus einem undurchsichtigen keramischen Material, beispielsweise Porzellan, besteht. Bei diesen bekannten Hochspannungsdurchführungen schließt sich an die Oberseite der durchsichtigen Glashülle die auf dem Potential des Durchführungsbolzens liegende metallische Abschlußkappe an, die gleichzeitig bei Temperaturänderungen die Funktion einer nachgiebigen Ausdehnungseinrichtung übernimmt.

Obwohl Glas ein guter und bekannter Isolator ist, kann man bei den bekannten Hochspannungsdurchführungen die durchsichtige Glashülle nicht in den wirksamen Durchführungsisolator einbeziehen, der den Durchführungsbolzen umgibt. Eine feuchte Glasoberfläche fördert nämlich die Ausbildung von Kriechströmen und trägt somit nicht zur Erhöhung der Isolierfestigkeit bei. Daher ist bei allen bekannten Hochspannungsdurchführungen das Glasfenster auf das obere Ende des wirksamen Isolatorteils aufgesetzt. Dadurch wird die Höhe der Durchführung um die Länge der durchsichtigen Hülle vergrößert, ohne daß ein entsprechender Gewinn an wirksamer Isolierfestigkeit gegeben ist. Derartige Maßnahmen sind schon vom Gesichtspunkt erhöhter Materialkosten unerwünscht. Darüber hinaus führt eine Vergrößerung der Höhe der oft ohnehin schon sperrigen elektrischen Geräte, bei denen die Durchführungen verwendet werden, zu Schwierigkeiten beim Transport. Im trockenen Zustand wird zwar durch das aufgesetzte Glasfenster die Durchschlagfestigkeit an der Außenseite vergrößert, was jedoch für den Innenaufbau keinen Gewinn bringt, da bei einer de r artigen Hochspannungsdurchführung die elektrische Durchschlagfestigkeit in axialer Richtung im Inneren stets größer als an der Außenseite sein soll, damit bei auftretenden Überspannungen ein Durchschlag an der Außenseite erfolgt, wo kein dauerhafter oder nur ein sehr geringer Schaden auftritt, während

^. Durchschläge an der Innenseite eine Zerstörung des Isolators zur Folge haben können. Um die Durchschlagfestigkeit im Innern zu steigern, reicht bei den meisten bekannten Hochspannungsdurchführungen die Wickelkeule bis zum Ende des Porzellanisolators. Ein weiterer Nachteil der bekannten Durchführungen, bei denen die durchsichtige Hülle am Oberteil, des Durchführungsisolators vorgesehen ist, besteht darin, daß die Isolierflüssigkeit immer auf einer an sich nicht erforderlichen Höhe gehalten werden muß, damit sie durch die durchsichtige Hülle sichtbar bleibt. Dadurch wird eine zusätzliche Isolierflüssigkeitsmenge benötigt.

Auch der durch die deutsche Patentschrift 650 623 bekannte Durchführungsisolator trägt zur Beseitigung der obenerwähnten Nachteile nicht bei, da auch bei dieser bekannten Durchführung das durchsichtige Fenster zum Beobachten des Isoliermittelstandes an einer Stelle oberhalb des wirksamen Isolatorteils angeordnet ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsdurchführung zu schaffen, bei

der die durchsichtige Isolierhülle sowohl im feuchten als auch im trockenen Zustand zur Durchschlagfestigkeit beiträgt, also in den wirksamen Durchführungsisolator einbezogen ist, um bei gleichen elektrischen Eigenschaften eine kleinere und leichtere Konstruktion zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Hochspannungsdurchführung nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die transparente Isolierhülle innerhalb des Durchführungsisolators zwischen zwei koaxial fluchtenden, wirksamen Isolierkörpern aus keramischem Material derart angeordnet ist, daß der niedrigste, zum Betrieb der Durchführung noch sichere Isoliermittelstand beobachtbar ist, und daß der Isolierkörper oberhalb der Isolierhülle in an sich bekannter Weise mit radial nach außen weisenden Isolierschirmen versehen ist, die an der Unterseite eine Tropfkante aufweisen.

Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die Außenfläche der transparenten Isolierhülle in ihren Isoliereigenschaften durch Feuchtigkeit nachteilig beeinträchtigt wird. Die transparente Isolierhülle bildet somit ein wirksames Isolierbauteil. Die Höhe der Hochspannungsdurchführung braucht nicht um die Länge der transparenten Isolierhülle vergrößert zu* werden, und die benötigte Isolierflüssigkeitsmenge ergibt sich lediglich durch die erforderliche Länge der Wickelkeule des Durchführungsbolzens.

Vorzugsweise ist der Isolierkörper unterhalb der Isolierhülle ebenfalls mit radial nach außen weisenden Isolierschirmen versehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Aufrißzeichnung einer elektrischen Hochspannungsdurchführung nach dem bekannten Stand der Technik und

F i g. 2 einen schematischen, teilweise im Schnitt gezeichneten Aufriß einer Hochspannungsdurchführung gemäß der Lehre der Erfindung.

In der F i g. 1 ist eine bekannte, mit Isolierflüssigkeit gefüllte Hochspannungsdurchführung 10 dargestellt. Gemäß den üblichen Vorkehrungen enthält die Hochspannungsdurchführung 10 Befestigungseinrichtungen, beispielsweise einen Metallflansch 11, der an einer Wandung 12 eines Gehäuses für ein elektrisches Gerät, beispielsweise für einen Leistungstransformator, befestigt werden kann. Die Wandung 12 befindet sich auf Erdpotential. In der Wandung 12 befestigte Schraubenbolzen verlaufen durch entsprechende Öffnungen in dem Flansch 11 und tragen Muttern 15, um die Durchführung festzuschrauben. Eine transparente Hülle 17, beispielsweise aus Glas, ist auf eine Isolierhülle 16 aufgesetzt und bildet ein Fenster oder ein Sichtglas zur Beobachtung des Standes der Isolierflüssigkeit in der Durchführung. Auf der Innenseite der Wandung 12 setzt sich der Flansch 11 als Isolierhülle 18 fort.

Die Hüllen bilden eine Kammer 20, durch die sich der Durchführungsbolzen 25 erstreckt. Das obere Ende 26 und das untere Ende 27 des Durchführungsbolzens sind mit einem Gewinde versehen, auf das Muttern 28 bzw. 29 aufgeschraubt sind. An dem Durchführungsbolzen 25 ist mit Hilfe der Muttern 29 eine Zuleitung 30 befestigt, so daß sich der Durchführungsbolzen und sämtliche damit verbundenen Metallteile der Durchführung auf dem Leitungspotential befinden. Eine Zuleitung 31 zu dem elektrischen Gerät ist auf dem Durchführungsbolzen mit der Mutter 28 befestigt. Der Durchführungsbolzen 25 dient außerdem beim Zusammenbau zum Zentrieren der Hüllenelemente, die von Muttern 32 und 38 zusammengehalten werden, die auf die Gewinde 26 und 27 aufgeschraubt sind. Durch den Klemmvorgang werden Dichtungen 33, 34 und 35 zwischen den den Durchführungsbolzen umgebenden

ίο Hüllen zusammengepreßt, so daß die Kammer 20 flüssigkeitsdicht ist. Um das Ausdehnen und Zusammenziehen des Durchführungsbolzens und der Hüllen bei Temperaturänderungen zu ermöglichen, sind nachgiebige Ausdehnungseinrichtungen 37 beliebiger Bauart vorgesehen, die an einem Ende der Durchführung angeordnet sein können.

Entsprechend dem üblichen Vorgehen ist der Durchführungsbolzen 25 über einen Teil seiner Länge mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Isolierpapier umwickelt. In dieser Wickelkeule 40 können Einrichtungen 41 zum Ausgleich von Beanspruchungen eingebettet sein, um die elektrischen Beanspruchungen innerhalb der Durchführung abzustufen. Um den Durchführungsbolzen ausreichend zu isolieren, muß die Wickelkeule 40 mit einer elektrischen Isolierflüssigkeit 42 gesättigt bzw. getränkt sein, beispielsweise mit Isolieröl. Aus Isolationszwecken muß der Sand der* Isolierflüssigkeit 42 auf einer vorbestimmten Höhe, und zwar gerade oberhalb des oberen Endes 43 der Wickelkeule 40, gehalten werden. In der bekannten Anordnung nach der F i g. 1 muß jedoch auf Grund des Aufsetzens der transparenten Hülle 17 auf die Isolierhülle 16 der Flüssigkeitsstand innerhalb der Höhe der transparenten Hülle 17 gehalten werden, damit er von außen sichtbar bleibt. Das bedeutet, daß mehr Flüssigkeit in der Durch-, führung enthalten sein muß, als für Isolationszwecke erforderlich ist, und zwar nur deshalb, um die transparente Hülle 17 als Sichtglas benutzen zu können.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Hochspannungsdurchführung besteht darin, daß die Höhe der Durchführung 10 um die Höhe der transparenten Hülle 17 größer ist, da diese Hülle kein wirksames Isolierbauteil für den Durchführungsbolzen 25 bildet.

Dies hat seine Ursache darin, daß die Hülle 17 durch Feuchtigkeit, z. B. Regen, in ihren Isolations-

**" eigenschaften stark beeinträchtigt ist. Daher kann die Außenfläche der Hülle 17 nicht in die vorbestimmte Isolatorkörperlänge einbezogen werden, die notwendig ist, um bei Feuchtigkeit Kriechströme zu verhindern und Überschläge zwischen den auf Leitungspotential liegenden Teilen und den Erdpotential führenden, nächstliegenden Teilen der Durchführung zu vermeiden. Bei der dargestellten Durchführung befindet sich der auf Leitungspotential liegende Boden der Ausdehnungseinrichtung 37 am nächsten bei einem Erdpotential führenden Teil, beispielsweise dem Oberteil des Befestigungsflansches 11. Dies hat bisher dazu geführt, die durchsichtige Hülle 17 nicht als einen Teil der Isolierkörpersäule zu betrachten, mit der die vorbestimmte erforderliche Luftstrecke (d. h. geradlinige Höhe) zwischen den Teilen auf Leitungspotential und denen auf Erdpotential gewährleistet ist. In der F i g. 2 ist die vorbestimmte Luftstrecke mit X bezeichnet.

Die F i g. 2 zeigt eine elektrische Hochspannungsdurchführung 100 gemäß der Lehre der Erfindung. Die der Vorrichtung nach der F i g. 1 entsprechen-

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den Bauteile sind mit den entsprechenden Bezugs- kannten Durchführung zu sein braucht. Da die

zeichen in der Hunderterreihe versehen. Bauteile, Höhe X die erforderliche Luftstrecke darstellt, dient

deren Ausgestaltung oder Funktion von der in der die transparente Hülle 119 den gleichen Isolier-

F i g. 1 gezeigten Vorrichtung abweichen, sind an- zwecken wie die beiden Isolierkörper. Es zeigt sich

ders bezeichnet. 5 somit, daß die Höhe des Durchführungsisolators 100

Es läßt sich erkennen, daß bei der hier gezeigten um die Höhe der transparenten Hülle 119 verringert

Anordnung in der vorbestimmten Luftstrecke X die werden kann.

transparente Isolierhülle 119 mit einbezogen ist, die Die erfmdungsgemäße Anordnung besitzt den

im Aufbau mit der Hülle 17 identisch ist. Dadurch weiteren Vorteil, daß die erforderliche Menge elek-

wird die Höhe der Durchführung um die Höhe der io trischer Isolierflüssigkeit 142 geringer ist. Dies wird

Hülle 17 verringert. Dies ist möglich, da die trans- dadurch erreicht, daß die Höhe des Isolierkörpers

parente Isolierhülle 119 innerhalb des Durchfüh- 121 so festgelegt ist, daß sich seine obere Kante 139

rungsisolators 100 zwischen wirksamen Isolierkör- geringfügig über die Oberkante 143 der Isolierkeule

pern 121 und 122 angeordnet ist. Die Isolierkörper 140 erstreckt, bei der der vorbestimmte minimale

121 und 122 können aus undurchsichtigem, kerami- 15 Flüssigkeitsstand liegt, der für Isolationszwecke er-

schem Material, beispielsweise Porzellan, bestehen. forderlich ist. Dadurch kommt die Unterkante 145

Der Isolierkörper 122 besitzt wenigstens einen ange- der transparenten Isolierhülle 119 kurz oberhalb des

formten, das Fließen von Flüssigkeit unterbrechen- minimalen Flüssigkeitsstands zu liegen und stellt

den Isolierschirm 123, der sich radial nach außen sicher, daß bei einer visuellen Beobachtung von der

erstreckt. Der Schirm 123 besitzt an seiner Unter- 20 Außenseite der Durchführung noch eine Anzeige

seite eine Tropfkante 124, die verhindert, daß möglich ist, wenn die Flüssigkeit unter den zulässi-

Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit auf die transparente gen minimalen Stand gefallen ist. Damit ist Sorge

Isolierhülle 119 läuft und dadurch die Außenfläche getragen, daß die zusätzliche Isolierflüssigkeitsmenge

der Hülle 119 in ihren Isolationseigenschaften beein- wie bei der bekannten Durchführung überflüssig ist,

trächtigt. Die Tropfkante 124 kann viele verschie- 25 bei der der Isolierflüssigkeitsstand oberhalb der Por-

denartige Formen besitzen, wobei jedoch die in der zellansäule nur zum Zwecke der Sichtbarkeit durch

Zeichnung dargestellte Form eine bevorzugte Aus- das transparente Bauteil 17 vorgesehen ist.

führung ist. JEs zeigt sich somit, daß gemäß der Erfindung die

Der Isolierschirm 123, der wie ein Regenschirm Höhe einer Durchführung und die erforderliche Isodie transparente Isolierhülle 119 abschirmt, macht es 30 lierflüssigkeitsmenge innerhalb der Durchführung möglich, daß die Hülle 119 als wirksames Isolierbau- verringert werden kann, indem das Sichtglas in die teil mit in die Isolierkörpersäule einbezogen werden isolierende Säule zwischen zwei Keramikkörper einkann, durch die der Durchführungsbolzen 125 läuft. gesetzt wird. Damit kann der ein Fließen von Flüs-Untersuchungen haben gezeigt, daß sich die Außen- sigkeit unterbrechende Isolierschirm auf dem oberen fläche der Hülle 119 unter feuchten Bedingungen, 35 Isolierkörper als Abschirmung für die transparente z. B. während des Regens, durchaus als eine Kriech- Isolierhülle dienen, womit wiederum die transparente ströme verhindernde Oberfläche tauglich erweist, so Hülle als Teil der Isolatorsäule wirken kann, so daß daß keine weiteren Isolierschirme vorgesehen zu bei Feuchtigkeit Kriechströme und auch Überschläge werden brauchen. vermieden werden.

Aus praktischen Erwägungen hat es sich ergeben, 40 Obwohl die dargestellten Durchführungen eine

daß die aus den Isolierkörpern 121 und 122 sowie vertikale Hauptachse besitzen, kann die Lehre der

der transparenten Isolierhülle 119 bestehende Isolier- Erfindung auch auf Durchführungen übertragen

körpersäule nicht langer als die Hülle 16 der be- werden, deren Hauptachsen geneigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische, mit Isolierflüssigkeit gefüllte Hochspannungsdurchführung mit einem Durchführungsisolator aus keramischem Material, einer aus einem transparenten Material bestehenden Isolierhülle zur Beobachtung des Isoliermittelstandes und einem Metallflansch, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Isolierhülle (119) innerhalb des Durchführungsisolators (100) zwischen zwei koaxial fluchtenden, wirksamen Isolierkörpern (121, 122) aus keramischem Material derart angeordnet ist, daß der niedrigste, zum Betrieb der Durchführung noch sichere Isoliermittelstand beobachtbar ist, und daß der Isolierkörper (122) oberhalb der Isolierhülle (119) in an sich bekannter Weise mit radial nach außen weisenden Isolierschirmen (123) versehen ist, die an der Unterseite eine Tropfkante (124) aufweisen.

2. Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (121) unterhalb der Isolierhülle (119) mit radial nach außen weisenden Isolierschirmen versehen ist.