DE69834155T2 - Elektrische Anschlussvorrichtung zwischen zwei Gas isolierten Hochspannungszellen - Google Patents
Elektrische Anschlussvorrichtung zwischen zwei Gas isolierten Hochspannungszellen Download PDFInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Verbindung von zwei Schaltzellen eines elektrischen Hochspannungs-Schaltgeräts, welche Anordnung in zwei gasdichte, mit einem Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid gefüllte Metallgefäße eingesetzt ist und
- – einen Verbindungskontakt, der an seinen einander gegenüberliegenden Enden mit zwei Einsätzen aus einem Leitermaterial zusammenwirkt, welche Einsätze in Isolierstoff-Durchführungen eingeformt sind, die gasdicht in zwei einander gegenüberliegenden, in den Metallwänden der beiden Gefäße ausgebildeten Öffnungen befestigt sind,
- – eine Isolierstoffhülse aus einem Weichelastomer, die den Verbindungskontakt und die Anschlusseinsätze koaxial umgibt und zwei konische Endabschnitte aufweist, die sich an der entsprechend geformten Innenfläche der jeweiligen Durchführung abstützen,
- – sowie Mittel zur Versteifung der Isolierstoffhülse im Bereich des Übergangs zwischen dem Verbindungskontakt und den Einsätzen umfasst, um interne elektrische Durchschläge zu verhindern.
- Eine bekannte Anordnung der genannten Art ist in den Druckschriften FR-A1362 997, EP-A-199 249, EP-A-199 208 und EP-A-520 933 beschrieben. Der Verbindungskontakt ist entweder als mit den Anschlusseinsätzen verbundener länglicher Rohrkörper oder als im Mittelbereich angeordnete Anordnung aus Kontaktstiften und Kontaktbuchsen ausgebildet. Die Hülse aus Weichelastomer kann. durch ein leitendes Metallrohr versteift werden, das koaxial um den Verbindungskontakt herum angeordnet ist. Ein solcher bekannter Aufbau eignet sich gut für zwei Schaltzellen mit genau fluchtenden Anschlusseinsätzen, wodurch sehr enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen. Bei ungenauer Axialfluchtung der Einsätze und Durchführungen wirken mechanische Kräfte auf die elektrische Verbindung, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der Verbindungsanordnung führen können.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Anordnung zur Verbindung von zwei Hochspannungs-Schaltzellen mit hoher dielektrischer Festigkeit zu schaffen.
- Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskontakt aus einem biegesteifen, aus einem Leitermaterial bestehenden Mittelbolzen mit einer axialen Länge, die annähernd dem Abstand zwischen den beiden Schaltzellen entspricht, sowie aus zwei Kontaktzangen besteht, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Kontaktbolzens gelenkig befestigt sind und sich über die gesamte Länge der konischen Endabschnitte der Hülse sowie der Versteifungsmittel erstrecken.
- Nach einer besonderen Ausgestaltung umfassen die Versteifungsmittel einen Innenkern, auf den die Isolierstoffhülse aus Weichelastomer aufgegossen ist, wobei der Kern aus einem Leitermaterial besteht, das eine größere Härte aufweist als das Material der Hülse. In dem den Bolzen des Verbindungskontakts umgebenden Mittelabschnitt weist der Kern eine geringere Dicke auf, um die Elastizität der Hülse bei ungenauer Axialfluchtung der Einsätze zu gewährleisten.
- Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung werden die Versteifungsmittel dadurch gebildet, dass die zylindrischen Kontaktzangen ohne Radialspiel passgenau in die Innenfläche der Hülse eingesetzt sind, wobei diese Innenfläche mit einem leitenden Farbanstrich versehen ist, um eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes zu gewährleisten. Die beiden Kontaktzangen sind an Kugelauflagen angelenkt, die an den Enden des Mittelbolzens des Verbindungskontakts ausgebildet sind.
- Drei Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen beispielhaft dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
-
1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung; -
2 eine zu1 analoge Ansicht einer Ausführungsvariante; -
3 eine andere Ausführungsvariante. -
1 zeigt eine vollisolierte Verbindungsanordnung10 mit gerichtetem Feld, die zwischen zwei Schaltzellen eines elektrischen Hochspannungs-Schaltgeräts angeordnet ist. - Der aktive Teil jeder Schaltzelle ist in einem gasdichten Metallgefäß angeordnet, das mit einem Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid SF6 gefüllt ist. Die Anschlussverbindung erfolgt an den Gefäßseiten durch die zwei Metallwände
12 ,14 hindurch und muss gasdicht ausgeführt sein, um ein Entweichen des Gases zu verhindern. Die Verbindungsanordnung10 umfasst einen beweglichen Verbindungskontakt16 , der in drei Abschnitte unterteilt ist und einen biegesteifen, leitenden Mittelbolzen18 umfasst, an dessen gegenüberliegenden Enden zwei Kontaktzangen20 ,22 befestigt sind. Der bewegliche Kontakt16 ist in einer Hülse24 aus einem Weichelastomer angeordnet, die in einpolig oder dreipolig ausgeführte Hohldurchführungen26 ,28 aus Epoxydharz eingepasst ist. Die Elastomerhülse24 umfasst zwei, in die Durchführungen26 ,28 eingesetzte konische Endabschnitte und einen Verbindungs-Zwischenabschnitt mit geringerem Querschnitt. - Die Durchführungen
26 ,28 sind an den Wänden12 ,14 der zugeordneten Gefäße entweder mit Hilfe von mehreren Schrauben oder mit einer Mutter30 befestigt. Die Dichtigkeit der Verbindung an jedem Gefäß wird durch einen auf das Gefäß gepressten Dichtring32 gewährleistet. - In jede Durchführung ist ein Leitereinsatz
34 ,36 eingeformt, der die elektrische Verbindung zwischen dem beweglichen Kontakt16 und der Sammelschiene der benachbarten Schaltzellen gewährleistet und vom Nennstrom durchflossen wird. Jeder Einsatz34 ,36 weist einen Kontakt mit abgeschrägtem Endstück auf, der ein Eingreifen in die Kontaktzange erleichtert, auch wenn die beiden Schaltzellen nicht genau miteinander fluchten. - Die Durchführungen
26 ,28 können in das Gießharz eingelassene Metallschirme aufweisen, um bei Stromdurchfluss die Verteilung des elektrischen Feldes zu verbessern. - Um elektrische Durchschläge an der Verbindungsanordnung
10 zu verhindern, werden die konischen Abschnitte der Hülse24 im Bereich der Verbindungsstelle38 durch die Durchführungen26 ,28 zusammengepresst. Zu diesem Zweck muss die Hülse24 mit Versteifungsmitteln verstärkt werden, die über die Länge der in die Durchführungen26 ,28 eingreifenden Abschnitte auf den Innendurchmesser wirken. - Bei dem in
1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die mechanische Festigkeit dadurch erreicht, dass die aus einem Weichelastomer bestehende Hülse24 auf einen Kern40 aufgegossen ist, der aus einem härteren Elastomer besteht. Der Kern40 weist in seinem Mittelabschnitt eine geringere Wandstärke auf, um die Elastizität der Anordnung aufrechtzuerhalten. - Das Elastomer für die Hülse
24 ist ein Isolierstoff, während für den Kern40 ein leitendes Elastomer verwendet wird. Über einen auf der zylindrischen Seitenfläche des Mittelbolzens18 aufliegenden ringförmigen Vorsprung42 befindet sich der Leiterbolzen18 des Verbindungskontakts16 auf dem gleichen Potential wie der Kern40 . - Die Länge dieses Mittelteils
18 entspricht annähernd der Länge des Verbindungs-Zwischenteils der Hülse24 . - Auf der Außenseite des Verbindungs-Zwischenabschnitts der Hülse
24 ist eine an Masse liegende halbleitende Schicht44 aufgebracht oder aufgegossen, so dass eine Anordnung mit gerichtetem Feld gebildet wird, die gegenüber äußeren Störfeldern unempfindlich ist. - Die beiden Kontaktzangen
20 ,22 des beweglichen Kontakts16 sind gelenkig mit den Enden des Bolzens18 verbunden, so dass sie sich bei ungenauer Fluchtung der beiden Schaltzellen verschieben können. - Bei der Ausführung gemäß
2 werden die Mittel zur Versteifung der Hülse24 durch die zylindrischen Kontaktzangen20 ,22 gebildet, die ohne Radialspiel in den Innendurchmesser der Hülse24 eingepasst sind. Die beiden als Kontakttulpen ausgebildeten Zangen20 ,22 sind vorteilhaft auf Kugelauflagen46 ,48 montiert, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Leiterbolzens18 des beweglichen Kontakts16 ausgebildet sind. - Bei dem in Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Innenfläche der Hülse
24 mit einem leitenden Farbanstrich50 versehen, der bei Stromfluss über den beweglichen Verbindungskontakt16 eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes erlaubt. - Bei den beiden in
1 und2 gezeigten Ausführungsbeispielen erstreckt sich der biegesteife Mittelabschnitt18 des Verbindungskontakts16 über eine Länge, die annähernd dem Abstand zwischen den beiden Schaltzellen entspricht. - Bei der Ausführung gemäß
3 wird die Hülse24 mit Hilfe eines Rohres54 ,56 aus einem Isolierstoff oder einem auf Phasenpotential liegenden Leiterwerkstoff versteift, welches Rohr auf beiden Seiten der Hülse24 in den Elastomerkörper eingegossen oder eingesetzt ist.
Claims (6)
- Anordnung zur elektrischen Verbindung von zwei Schaltzellen eines elektrischen Hochspannungs-Schaltgeräts, welche Anordnung in zwei gasdichte, mit einem Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid gefüllte Metallgefäße eingesetzt ist und – einen Verbindungskontakt (
16 ), der an seinen einander gegenüberliegenden Enden mit zwei Einsätzen (34 ,36 ) aus einem Leitermaterial zusammenwirkt, welche Einsätze in Isolierstoff-Durchführungen (26 ,28 ) eingeformt sind, die gasdicht in zwei einander gegenüberliegenden, in den Metallwänden (12 ,14 ) der beiden Gefäße ausgebildeten Öffnungen befestigt sind, – eine Isolierstoffhülse (24 ) aus einem Weichelastomer, die den Verbindungskontakt (16 ) und die Anschlusseinsätze (34 ,36 ) koaxial umgibt und zwei konische Endabschnitte aufweist, die sich an der entsprechend geformten Innenfläche der jeweiligen Durchführung (26 ,28 ) abstützen, – sowie Mittel zur Versteifung der Isolierstoffhülse (24 ) im Bereich des Übergangs zwischen dem Verbindungskontakt (16 ) und den Einsätzen (34 ,36 ) umfasst, um interne elektrische Durchschläge zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskontakt (16 ) aus einem biegesteifen, aus einem Leitermaterial bestehenden Mittelbolzen (18 ) mit einer axialen Länge, die annähernd dem Abstand zwischen den beiden Schaltzellen entspricht, sowie aus zwei Kontaktzangen (20 ,22 ) besteht, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Kontaktbolzens (18 ) gelenkig befestigt sind und sich über die gesamte Länge der konischen Endabschnitte der Hülse (24 ) sowie der Versteifungsmittel erstrecken. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsmittel einen Innenkern (
40 ) umfassen, auf den die Isolierstoffhülse (24 ) aus Weichelastomer aufgegossen ist, wobei der Kern (40 ) aus einem Leitermaterial besteht, das eine größere Härte aufweist als das Material der Hülse (24 ). - Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (
40 ) in dem, den Bolzen (18 ) des Verbindungskontakts (16 ) umgebenden Mittelabschnitt eine geringere Wandstärke aufweist, um die Elastizität der Hülse (24 ) bei ungenauer Axialfluchtung der Einsätze (34 ,36 ) zu gewährleisten. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsmittel dadurch gebildet werden, dass die zylindrischen Kontaktzangen (
20 ,22 ) ohne Radialspiel in die Innenfläche der Hülse (24 ) eingepasst sind, welche Innenfläche mit einem leitenden Farbanstrich (50 ) versehen ist, um eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes zu gewährleisten. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktzangen (
20 ,22 ) an Kugelauflagen (46 ,48 ) angelenkt sind, die an den Enden des Mittelbolzens (18 ) des Verbindungskontakts (16 ) ausgebildet sind. - Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsmittel ein Rohr (
54 ,56 ) aus Isolierstoff oder einem Leiterwerkstoff umfassen, das auf beiden Seiten der Hülse (24 ) in den Elastomerkörper eingegossen oder eingesetzt ist.
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