DE3906553A1 - Abschirmelektrode - Google Patents

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Abschirmelektrode gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Stand der Technik

Hierbei nimmt die Erfindung Bezug auf einen Stand der Technik von Abschirmelektroden, wie er etwa in der DE-26 24 908 C2 bzw. in der DE-31 46 001 A1 beschrieben ist. Die bekannten Abschirm­ elektroden sind als Verrundungen eines hochspannungsführenden Leiters eines metallgekapselten, gasisolierten Systems ausge­ bildet. Sie sind an Kontaktstellen zwischen dem Leiter und einem den Leiter gegenüber der geerdeten Kapselung abstützen­ den Isolator angeordnet und entlasten dort das elektrische Feld. Durch die Verrundungen wird jedoch die Gasisolations­ strecke zwischen Hochspannungs- und Erdpotential des Systems verkürzt und dadurch die Spannungsfestigkeit der Gasisolationsstrecke herabgesetzt. Unerwünschte Störlichtbögen lassen sich mit Sicherheit nur dann vermeiden, wenn bei einer vorgegebenen Betriebsspannung das System vergrößert oder bei einer vorgegebenen Dimensionierung des Systems die Betriebs­ spannung herabgesetzt wird.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist, löst die Aufgabe, eine Abschirmelektrode zu schaffen, mit der nicht nur die Kontaktstellen zwischen Isolator und potentialführen­ den Teilen von der Wirkung des elektrischen Feldes entlastet sondern zugleich auch unerwünschte, über die Abschirmelektrode geführte Störlichtbogenentladungen weitgehend vermieden werden.

Die Abschirmelektrode nach der Erfindung verhindert aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit die Entstehung von unerwünschten elektrischen Entladungen im Isoliergas. Zugleich kann sie bei Ausbildung als Elastomer durch einfaches Aufschnappen auf das potentialführende Teil leicht montiert werden und zeichnet sich zudem durch eine hohe Beständigkeit gegen möglicherweise im Isoliergas enthaltene korrosive Verunreinigungen aus.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt die einzige Figur eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch ein axialsymmetrisch ausgebildetes gasisoliertes System mit Abschirmelektroden nach der Erfindung.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Das gasisolierte System weist eine von zwei geerdeten metallischen Rohren 1, 2 gebildete und mit einem Isoliergas, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid, gefüllte Kapselung auf. Die Rohre 1, 2 sind an einander gegenüberstehenden Enden mit Flanschen 3, 4 versehen. Zwischen den Flanschen 3, 4 ist mittels einer Verschraubung 5 ein Isolator 6 eingespannt. Zwischen den Flanschen 3, 4 und dem Isolator 6 eingespannte Dichtungsringe 7 bewirken die Gasdichtigkeit der Kapselung. Der Isolator 6 stützt einen im Inneren der Kapselung befindlichen, hochspannungsführenden elektrischen Leiter 8 gegen die geerdete metallische Kapselung ab. Ringförmige Ab­ schirmelektroden 9 und 10 bzw. 11 und 12 sind auf dem Leiter 8 bzw. den Rohren 1, 2 der Kapselung im Bereich von Kontaktstel­ len H zwischen Hochspannungsleiter 8 und Isolator 6 bzw. von Kontaktstellen K zwischen Kapselung und Isolator 6 angebracht.

Die Abschirmelektroden 9, 10, 11 und 12 bestehen überwiegend aus einem isolierenden Werkstoff mit einer gegenüber dem Iso­ lierstoff des Isolators vergleichsweise großen Dielektrizi­ tätskonstanten. Hierdurch wird erreicht, daß entsprechend den bekannten Abschirmelektroden aus metallischem Werkstoff die Kontaktstellen H und K von der Wirkung des zwischen dem auf Hochspannungspotential befindlichen Leiters 8 und der auf Erd­ potential befindlichen Kapselung herrschenden elektrischen Feldes entlastet werden. Zugleich wird aber auch erreicht, daß bei einem überaus großen elektrischen Feld, etwa infolge eines transitorischen Vorganges im gasisolierten System, die verkürzte Gasisolationsstrecke zwischen den Abschirmelektroden 9 und 11 bzw. 10 und 12 nicht zu einer Gasentladung und damit nicht zu unerwünschten Störlichtbögen führen kann. Dies ist eine Folge der Wahl des geeigneten Werkstoffes der Abschirm­ elektroden. Der nichtleitende Werkstoff der Abschirmelektroden verhindert nämlich die Speisung einer an und für sich möglichen Gasentladung in der verkürzten Gasstrecke mit Strom. Ein Vorwachsen der Gasentladung und damit auch die Bildung eines Störlichtbogens sind somit ausgeschlossen. Bei gleicher Abschirmwirkung für die Kontaktstellen H und K kann daher die Gasstrecke zwischen den Abschirmelektroden 9 und 11 bzw. 10 und 12 mit einer höheren Spannung belastet werden als im Fall einer Abschirmung mit herkömmlichen metallischen Elektroden.

Eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen metalli­ schen Abschirmelektroden wird bereits dann erreicht, wenn lediglich an den Kontaktstellen H oder an den Kontaktstellen K Abschirmelektroden 9, 10 bzw. 11, 12 nach der Erfindung ver­ wendet werden.

Darüber hinaus sind Abschirmelektroden nach der Erfindung nicht auf gasisolierte Systeme mit axialsymmetrischen Isolato­ ren beschränkt, vielmehr können derartige Abschirmelektroden auch in nicht axialsymmetrischen Isolatorsystemen, etwa zur Abdeckung scharfkantiger Teile in feldbelasteten Isolationszo­ nen, eingesetzt werden.

Bevorzugt enthält der Werkstoff der Abschirmelektroden nach der Erfindung eine Matrix aus elektrisch isolierendem Mate­ rial. In diese Matrix ist ein Einsatz mit einer gegenüber dem Material der Matrix vergleichsweise großen Dielektrizitäts­ konstanten eingebettet. Die Matrix kann entsprechend dem Iso­ lator 6 ein Polymer mit guten elektrischen Eigenschaften sein, wie beispielsweise ein Polymer auf der Basis Epoxidharz oder ein Elastomer etwa auf der Basis Silikon. Hingegen kann der in die Matrix eingebettete Einsatz etwa diffus verteiltes Pulver sein und kann von einem isolierend in die Matrix gebetteten leitfähigem Material gebildet werden.

Zu bevorzugen ist als Einsatz jedoch ein nichtleitfähiges Material, welches einen Volumenanteil von mindestens 30% am Gesamtvolumen der Abschirmelektrode aufweist. Als nichtleitfä­ higes Material kommen hierbei bevorzugt Titandioxid und/oder ein Titanat, etwa Bariumtitanat, in Frage. Mit einem Volumen­ anteil von 30% am Gesamtvolumen der Abschirmelektrode werden mit solchen in Pulverform dem Polymer zugemischten Einsätzen oberhalb 10 liegende Werte der Dielektrizitätskonstante der Abschirmelektrode erreicht. Diese Werte reichen aus, um die kritischen Kontaktstellen H bzw. K wirkungsvoll vom elektri­ schen Feld zu entlasten.

Der besondere Vorteil von Abschirmelektroden nach der Erfin­ dung auf der Basis einer elastomeren, mit einem diffus ver­ teilten Pulver hoher Dielektrizitätskonstanten gefüllten Ma­ trix besteht darin, daß solche Abschirmelektroden elastisch auf den elektrischen Leiter oder die Erdpotential führende Kapselung aufgeschnappt werden können und daher einfach zu montieren sind. Dies ist vor allem bei metallgekapselten, gasisolierten Komponenten, wie Schaltern, Wandlern, Ableitern oder Leitungen von Vorteil.

Vorteilhafterweise werden auf dem Leiter 8 oder der Kapselung aufliegende und in der Figur mit einer dick ausgezogenen Linie angedeutete Flächen der Abschirmelektroden 9, 10, 11 und 12 als leitfähige Schicht ausgebildet. Bei ungenauer Montage und/oder großer Toleranz auftretende Luftspalte zwischen po­ tentialführenden Teilen, wie Leiter 8 und Abschirmelektrode 9, sind dann nicht feldbelastet, so daß unerwünschte Teilentla­ dungen in den Luftspalten vermieden werden.

Claims (9)

1. Abschirmelektrode (9, 10, 11, 12) für einen einen hochspannungsführenden, gasisolierten elektrischen Leiter (8) gegen Erdpotential abstützenden Isolator (6) mit einer auf Erd- oder Hochspannungspotential befindlichen Auflagefläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmelektrode (z.B. 9) überwiegend aus einem elektrisch isolierenden Werk­ stoff mit einer gegenüber dem Isolierstoff des Isolators (6) vergleichsweise großen Dielektrizitätskonstanten besteht.

2. Abschirmelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Werkstoff eine Matrix aus elektrisch iso­ lierendem Material enthält, in welche ein Einsatz mit einer gegenüber dem Material der Matrix vergleichsweise großen Dielektrizitätskonstanten eingebettet ist.

3. Abschirmelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Einsatz ein diffus verteiltes Pulver ist.

4. Abschirmelektrode nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix von einem Polymer gebildet ist.

5. Abschirmelektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Polymer ein Elastomer ist.

6. Abschirmelektrode nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz von einem leitfähigen Material gebildet ist.

7. Abschirmelektrode nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz von einem nichtleitfähi­ gen Material gebildet ist und einen Volumenanteil von mindestens 30% am Gesamtvolumen der Abschirmelektrode (z.B. 9) aufweist.

8. Abschirmelektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das nichtleitfähige Material Titandioxid und/oder ein Titanat, wie Bariumtitanat, ist.

9. Abschirmelektrode nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche leitfähig ausge­ bildet ist.