DE19817072A1 - Steuerteil für eine Durchführung eines metallischen Leiters - Google Patents
Steuerteil für eine Durchführung eines metallischen LeitersInfo
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Abstract
Zur Bereitstellung eines Steuerteils, insbesondere für Durchführungen von metallischen Leitern, bevorzugt in gasisolierten Mittelspannungs-Schaltanlagen mit einer Netzspannung von 6 bis 36 kV, wird ein zumindest teilweise mit einer leitenden Schicht versehenes Bauteil vorgeschlagen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Steuerteil für Durchführungen
metallischer Leiter, vorzugsweise für gasisolierte Mit
telspannungs-Schaltanlagen mit einer Netzspannung von 6
bis 36 kV.
Derartige Steuerteile werden zur Glättung elektrischer
Felder um metallische Leiter im Durchtrittsbereich ein
gesetzt. Um einen stromdurchflossenen Leiter entsteht in
der Regel ein elektrisches Feld, dessen Feldlinien bei
freiliegenden Leitern parallel zu diesen verlaufen. In
Schaltanlagen müssen metallische Leiter durch Metallge
häuse geführt werden. Eine isolierend wirkende Durch
führung wird dazu in einer Öffnung des Gehäuses ange
bracht; durch diese wird der Leiter geführt.
Durch das den Leiter an der Stelle des Durchtritts umge
bende Metallgehäuse verlaufen die elektrischen Feldli
nien dort nun nicht mehr parallel, sondern sie konver
gieren, so daß es zu einer Feldlinienkonzentration
kommt. Dadurch, daß das Metallgehäuse im Vergleich zur
Länge des metallischen Leiters dünnwandig ist, führen
die auf geringem Raum konzentrierten elektrischen Feld
linien zu Spannungsspitzen, die zu Glimmentladungen
neigen und die Durchschlagfestigkeit der Anlage ernied
rigen, wodurch die Dauerstandfestigkeit der Schaltanlage
erheblich gefährdet wird. Um die Dauerstandfestigkeit
der Anlagen zu erhöhen, versucht man, die elektrischen
Feldlinien zu glätten, d. h. die Feldlinien so aus
zurichten, daß sie möglichst parallel und geradlinig
verlaufen. Dazu setzt man metallische Bauteile ein, die
in Höhe des Metallgehäuses angeordnet werden, beispiels
weise in der Durchführung. Die Bauteile werden so ausge
richtet, daß sie parallel zum elektrischen Leiter ver
laufen, wodurch die in Höhe der Gehäusewand auftretenden
Spitzen geglättet werden.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 80 28 459 und aus der
deutschen Offenlegungsschrift 27 40 157 sind in Durch
führungen von metallischen Leitern angeordnete Elektro
den zum Spannungsabgriff bekannt.
In dem deutschen Gebrauchsmuster 80 28 459 wird eine in
einen Gießharzkörper eingegossene Elektrode offenbart.
Die Elektrode und der Gießharzkörper besitzen unter
schiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten, so daß
es bei einer Erwärmung zu mechanischen Spannungen mit
der Folge von Rißbildungen im Gießharzkörper kommen
kann. Des weiteren entstehen an den spitzen Kanten des
metallischen Bauteils Spannungsspitzen aufgrund der
Feldlinienkonzentration mit den oben beschriebenen nach
teiligen Folgen. Auch die Herstellung derartiger, Elek
troden enthaltender Gießharzkörper führt zu Schwierig
keiten, da durch die Schrumpfung des Gießharzes mecha
nische Spannungen auftreten, die zur Spaltbildung zwi
schen Metall und Gießharz führen können.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 40 157 ist eine
einstückig mit dem metallischen Leiter verbundene Elek
trode bekannt, die in eine Durchführung aus Isolierstoff
eingegossen wird. Auch hier ergeben sich die aus den un
terschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von
Metall und Isolierstoff resultierenden Nachteile sowie
die Konzentration von Feldlinien im Bereich der Kanten
der Elektrode.
Es ist auch bekannt, flexible metallische Bauteile, bei
spielsweise Gitter in Isolierkörper einzugießen. Auch
hier entstehen durch spitze Kanten im Gitter nachteilige
Feldlinienkonzentrationen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Steuer
teil, insbesondere für Durchführungen von metallischen
Leitern zu schaffen, das die obigen Nachteile nicht be
sitzt und zudem einfach herzustellen ist.
Zur Lösung dieses Problems schlägt die Erfindung ein
Steuerteil mit den im Hauptanspruch enthaltenen Merkma
len vor. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Un
teransprüchen zu entnehmen.
Durch die Erfindung wird ein Steuerteil, insbesondere
für Durchführungen von metallischen Leitern bereitge
stellt, welches bevorzugt aus dem gleichen Material und
in spezieller Ausführung unterschiedlicher Flexibilität
wie die Durchführung selber besteht, beispielsweise aus
Gießharz.
Wenn im folgenden von "Steuerteil" gesprochen wird, so
ist damit ein zumindest teilweise elektrisch leitendes
Bauteil gemeint, welches einen metallischen Leiter um
gibt und zur Glättung eines den metallischen Leiter um
gebenden elektrischen Feldes im Bereich von Durchtritten
durch Metallgehäusen dient. Ein solches Steuerteil wird
bevorzugt in aus Isolierstoff bestehenden Durchführungen
eingesetzt. Wenn Steuerteil und Durchführung aus dem
gleichen Material bestehen, werden mechanische Spannun
gen vermieden, die aufgrund von unterschiedlichem Ver
halten bei Temperatureinwirkungen entstehen.
Zur Feldglättung ist auf dem erfindungsgemäßen Steuer
teil eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht und
zwar derart, daß der Abstand zwischen der Schicht und
dem elektrischen Leiter möglichst groß ist. Dadurch wird
der Raum, durch den die elektrischen Feldlinien treten
müssen - nämlich der Raum zwischen dem steuernden Teil
des Steuerteils und dem metallischem Leiter - vergrößert
und die Konzentration der Feldlinien verringert. Das
kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß nur
die dem metallischen Leiter abgewandte Seite beschichtet
wird.
Die leitende Schicht hat den Vorteil, daß sie, weil sie
dünn auf ein Gußteil aufgetragen wird, keine Kanten auf
weist und somit keine Spannungsspitzen entstehen. Wenn
im folgenden von "leitender Schicht" gesprochen wird,
ist damit jede Schicht gemeint, die dazu geeignet ist,
elektrischen Strom zu leiten. Darunter fallen auch soge
nannte halbleitende Schichten, die sich dadurch aus
zeichnen, daß sie aus festen Stoffen bestehen, deren
Atome oder Moleküle regelmäßig angeordnet sind. Sie ha
ben einen kristallinen Aufbau. Bei Raumtemperatur besit
zen sie eine geringe Leitfähigkeit.
Des weiteren kann das Steuerteil zusätzlich die Träger
funktion der Durchführung übernehmen, und zwar indem in
das Steuerteil Elemente zur Befestigung der Durchführung
und des Steuerteils an dem Metallgehäuse eingebracht
werden. Als Befestigungsmittel sind Eingußmuttern denk
bar, die zur Aufnahme von durch das Gehäuse geführten
Schrauben dienen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die elek
trisch leitende Schicht des Steuerteils mit den Einguß
muttern verbunden und über diese und das mit den Muttern
zumindest über die Schrauben in Verbindung stehende Me
tallgehäuse geerdet. Selbstverständlich ist jede weitere
Art der Erdung des Steuerteils denkbar.
Die elektrisch leitende Schicht kann beispielsweise aus
Graphit, Leitpaste oder aus Leitlack bestehen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Durchführung für
einen metallischen Leiter mit einem erfindungs
gemäßen Steuerteil; und
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in
Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Durchtritt eines metallischen Leiters
1 durch eine Wand 2 eines metallischen Gehäuses darge
stellt. Der Leiter 1 ist dabei von einer aus Isolier
stoff bestehenden Durchführung 3, beispielsweise einer
Gießharz-Durchführung umgeben, die eine Berührung des
Leiters 1 mit der Gehäusewand 2 verhindert. In die
Durchführung 3 ist ein Steuerteil 4 eingebracht. Das
Steuerteil 4 ist in seinem dem metallischen Leiter 1 am
nächsten kommenden Bereich rotationssymmetrisch, und
zwar hat es die Form eines Zylinders (vgl. Fig. 2), der
koaxial zum Leiter 1 liegt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel übernimmt das Steu
erteil 4 neben der nachfolgend noch näher beschriebenen
Funktion des Glättens des elektrischen Feldes eine Trä
gerfunktion für die Durchführung 3. Damit ist gemeint,
daß es eine Verbindung zwischen dem Metallgehäuse und
der Durchführung 3 herstellt und zur Befestigung der
Durchführung 3 an der Gehäusewand 2 dient. Zu diesem
Zweck sind an drei Stellen Eingußmuttern 5 in das Steu
erteil 4 integriert. Sie dienen zur Aufnahme einer durch
die Gehäusewand 2 ragenden, nicht dargestellten Befesti
gungsschraube.
Auf das Steuerteil ist eine elektrisch leitende Schicht
6 aufgebracht, und zwar ist sie so aufgetragen, daß sie
im zylinderförmigen Bereich des Steuerteils 4, also dem
Bereich, der dem Leiter 1 am nächsten kommt, auf der Au
ßenkontur des Steuerteils, also der dem Leiter 1 abge
wandten Seite liegt. Dadurch wird der Raum zwischen lei
tender Schicht 6 und metallischem Leiter 1, durch den
die Feldlinien geführt werden, vergrößert. Des weiteren
wird die Schicht 6 vorzugsweise so aufgetragen, daß sie
die Eingußmuttern 5 elektrisch kontaktiert.
Die elektrischen Feldlinien, die jeden stromdurchflos
senen Leiter umgeben, werden im Bereich der Gehäusewand
2 umgelenkt, und zwar derart, daß sich ihre Durchmesser
dort erheblich verringern. Es kommt also - ohne Steuer
teil 3 - im Bereich der Gehäusewand 2 zu einer Konzen
tration der Feldlinien, die, da die Gehäusewand 2 sehr
schmal ist, mit erheblichen Spannungsspitzen verbunden
ist. Zur Glättung dieser Spitzen dient das erfindungsge
mäße Steuerteil 4, welches dazu führt, daß die
Feldlinien ohne Spitzen parallel verlaufen. Das Steuer
teil 4 bzw. die elektrisch leitende Schicht 6 des Steu
erteils 4 sind geerdet, und zwar über die Eingußmuttern
5 und das Gehäuse 2, mit dem die Muttern 5 in Verbindung
stehen.
Da die leitende Schicht 6 auf der Außenseite des dem
Leiter 1 am nächsten kommenden, zylinderförmigen Teils
des Steuerteils 4 angebracht ist, wird der Abstand zwi
schen Leiter 1 und leitender Schicht 6 vergrößert, mit
der Folge einer Erniedrigung der Konzentration der Feld
linien, was zu erheblich reduzierter Wahrscheinlichkeit
von Glimmentladungen und somit zu einer Erhöhung der
Dauerstandfestigkeit führt. Im vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel wird durch das Anbringen der leitenden
Schicht 6 auf der Außenseite des Steuerteils 4 eine Ver
größerung des Durchmessers der für die elektrischen
Feldlinien zur Verfügung stehenden Kreisfläche um 8 mm,
d. h. um mehr als 30% erzielt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die leitende
Schicht 6 über den Zylinder hinaus bis zu dem die Ein
gußmuttern 5 umschließenden Bereich des Steuerteils wei
tergeführt. Notwendig ist lediglich, daß die Schicht 6
in Kontakt mit den Muttern 5 steht, da sie darüber geer
det ist. Sofern eine andere Art der Erdung vorgesehen
ist, reicht es aus, wenn sich die leitende Schicht 6 nur
auf der Außenfläche des zylinderförmigen Bereichs des
Steuerteils 3 befindet.
Das erfindungsgemäße Steuerteil wird folgendermaßen ge
fertigt: Zunächst wird das Steuerteil 4 im Spritzguß
verfahren hergestellt. Für das in der Zeichnung darge
stellte Ausführungsbeispiel werden während dieses Her
stellungsschritts gleichzeitig die Eingußmuttern 5 ein
gegossen. Nachdem das Steuerteil 4 ausgehärtet ist, wird
es zumindest auf der Außenkontur des dem metallischen
Leiter 1 am nächsten kommenden Teils beschichtet. Die
Beschichtung kann auch die Bereiche umfassen, die zur
Erdung erforderlich sind. Im dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel sind das die Eingußmuttern 5.
In einem zweiten Schritt, dem Herstellen der Durchfüh
rung, wird das Steuerteil 4 umspritzt, so daß es an
schließend allseitig in Gießharz eingebettet und voll
kommen in die Durchführung 3 integriert ist. Der metal
lische Leiter 1 wird in demselben Arbeitsschritt um
spritzt. Werden Steuerteil 4 und Durchführung 3 beide
aus Gießharz hergestellt, so besteht die Möglichkeit,
über die Zusammensetzung des Gießharzes, insbesondere
über den Anteil des Flexibilisators, die Elastizität des
umspritzten Steuerteils 4 so zu gestalten, daß während
des Aushärtens der Durchführung als dem ein fertiges
Spritzgußteil enthaltenden Bauteil, keine mechanische
Spannungen auslösenden Verformungen stattfinden. Dadurch
werden die Dauerstandfestigkeit erniedrigende
Rißbildungen unterbunden.
Claims (15)
1. Steuerteil, insbesondere für Durchführungen von me
tallischen Leitern, bevorzugt in gasisolierten Mit
telspannungs-Schaltanlagen mit einer Netzspannung
von 6 bis 36 kV, mit
- - einer leitenden Schicht (6)
- - zumindest auf der dem Leiter (1) abgewandten Seite des Steuerteils (4) im Bereich des Durch tritts.
2. Steuerteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine leitende Schicht (6) aus Graphit.
3. Steuerteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine leitende Schicht (6) aus Leitlack oder Leitpa
ste.
4. Steuerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuerteil (4) aus dem glei
chen Material wie die Durchführung (3) besteht.
5. Steuerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß es aus Gießharz besteht.
6. Steuerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß sein Material eine andere Flexi
bilität als das der Durchführung besitzt.
7. Steuerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß es zumindest teilweise rotati
onssymmetrisch den Leiter (1) umgebend ausgebildet
ist.
8. Steuerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (6) zumin
dest im Bereich des Durchtritts des Leiters (1)
durch die Gehäusewand (2) parallel zum Leiter ver
läuft.
9. Steuerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (6) geerdet
ist.
10. Steuerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn
zeichnet durch Eingußmuttern (5) zur Befestigung der
Durchführung (3) am Gehäuse (2).
11. Steuerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (6)
über Eingußmuttern (5) geerdet ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Steuerteils gemäß ei
nem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerteil im Spritzgußverfahren hergestellt
und gleichzeitig oder anschließend beschichtet wird.
13. Verfahren zum Herstellen eines Steuerteils nach An
spruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Eingußmuttern
(5) während des Herstellungsschritts umspritzt wer
den.
14. Verfahren zum Herstellen einer Durchführung mit ei
nem Steuerteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß ein nach den Ansprüchen
12 oder 13 hergestelltes Steuerteil mittels des
Spritzgußverfahrens in eine Durchführung eingebettet
wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß gleichzeitig der Leiter (1) umspritzt wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29810652U DE29810652U1 (de) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Steuerteil für eine Durchführung eines metallischen Leiters |
DE1998117072 DE19817072A1 (de) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Steuerteil für eine Durchführung eines metallischen Leiters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998117072 DE19817072A1 (de) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Steuerteil für eine Durchführung eines metallischen Leiters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19817072A1 true DE19817072A1 (de) | 1999-11-11 |
Family
ID=7864848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1998117072 Pending DE19817072A1 (de) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Steuerteil für eine Durchführung eines metallischen Leiters |
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