Hochspannungsdurchführung Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspan nungsdurchführung mit einem Durchführungsbolzen und einem diesen umgebenden rohrförmigen, metal lischen Tragkörper sowie mit zwei Isolierstoffhülsen, die von gegenüberliegenden Stirnseiten des Trag körpers ausgehen und sich im wesentlichen in Rich tung des Durchführungsbolzens erstrecken.
Das allgemeine Ziel der Erfindung besteht darin, eine solche Durchführung zu schaffen, die bei ge ringer Länge sehr gute Isoliereigenschaften besitzt.
Die Erfindung sollte ferner ermöglichen, eine gasgefüllte Durchführung zu schaffen, die durch die Verwendung einer neuartigen Gehäusekonstruktion mit einer geringen Länge ausgeführt werden kann.
Schliesslich soll durch die Erfindung der Bau einer Durchführung ermöglicht werden, bei der vor zugsweise Schwefelhexafluorid als Isoliermittel ver wendet werden kann und bei der die dem Geräte innern zygekehrte Durchführungshülse umgekehrt im Verhältnis zu den bisherigen Anordnungen ge richtet ist. Diese innere Hülse soll in bezug auf den geerdeten Flansch oder Tragkörper so liegen, dass die dielektrischen Verhältnisse verbessert werden, um hierdurch die Möglichkeit innerer Überschläge klein zu halten.
Um die vorgenannten Ziele der Erfindung reali sieren zu können, ist die eingangs erwähnte Hoch spannungsdurchführung erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die eine Hülse in das Innere des Tragkörpers hineinragt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein im wesentlichen konisches Isolierstoffteil vorge sehen, das mit abgewinkelten äusseren Enden ver sehen ist, so dass das eine der Enden die innere Kante eines geerdeten Flanschringes zumindest zum Teil umgeben kann und das andere der Enden zur Befestigung des in axialer Richtung verlaufenden Durchführungsbolzens dienen kann, um zur Auf nahme der Zugkraft längs der Durchführung beizu tragen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt: in Fig.l eine Seitenansicht eines gasgefüllten Leistungsschalters, bei dem Durchführungen mit den Merkmalen der Erfindung verwendet werden, in Fig. 2 eine Teilansicht der Durchführung nach Fig. 1 mit Einzelheiten in grösserem Massstab,
in Fig. 3 und 4 die Verbesserung der elektrischen Feldverhältnisse durch die Verwendung der Durch- führungskonstruktion nach der Erfindung, in Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Durchführungsbefestigung, in Fig.6 eine weitere Ausführung der Be festigung.
In Fig. 1 ist mit 1 als Ganzes ein Leistungs schalter der gasgefüllten Bauart bezeichnet, der einen im wesentlichen horizontal verlaufenden ge erdeten metallischen Behälter 2 aufweist. Von diesem Behälter erstrecken sich an dessen Enden Tragflan schen 3, 4 nach oben, die in die Durchführungen 5, 6 hineinragen.
In den inneren Enden der Durchführungen 5, 6 ist in bekannter Weise eine nicht näher dargestellte Unterbrechungseinrichtung A angebracht.
Wie %n Fig. 1 dargestellt ist, wird der Behälter 2 von Trägern 7, 8 getragen. Diese ruhen ihrerseits auf einem geeigneten Betonsockel 9, der als Grün dung dient. An den Enden der Behälter 2 sind Deckel 11, 12 vorgesehen, die vorzugsweise um vertikale Lagerbolzen schwenkbar sind. Sie können geöffnet werden, um den Ausbau der Unterbre chungseinrichtung A zu gestatten, wie in der ameri kanischen Patentschrift Nr. 3 007 021 beschrieben ist.
An der Vorderseite der Behälter 2 liegt ein Antriebsgehäuse 14, das einen geeigneten Antrieb und eine Kompressorausrüstung aufnimmt, die nicht dargestellt sind. Der Kompressor wird für den Betrieb des Leistungsschalters 1 benötigt. Ein geeigneter Antrieb sowie eine passende Steuereinrichtung für den Schalter ist z. B. in der amerikanischen Patent schrift Nr. 3 057 983 angegeben, aus der nähere Einzelheiten entnommen werden können. Diese Teile bilden jedoch ebenso wie die Unterbrechungsein richtung A keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Aus der Fig. 2 geht hervor, dass die Durchfüh rung 5 ein äusseres wetterfestes Isolierstoffgehäuse 16 von im wesentlichen konischer Form aufweist. Das Gehäuse wird von einem geerdeten Flansch oder Tragkörper getragen, der als Ganzes mit 17 be zeichnet ist. Wie dargestellt, gehört zu dem geerdeten Flansch ein zylindrisches, metallisches Flansch rohr 18, das z. B. mit Hilfe einer Schweissverbindung von einem Ringflansch 19 getragen wird. Der Ring flansch 19 kann z. B. durch Schweissen bei 20 mit einem oberen Teil 21 des Behälters 2 verbunden sein.
Zwischen der äusseren Isolierstoffhülse 16 und dem geerdeten Flansch 17 ist vorteilhaft eine Dich tung 22 angeordnet, um zu einem gasdichten Ab schluss beizutragen. Zusätzlich ist eine weitere Dich tung 23 am oberen Ende der Hülse 16 vorgesehen. Sie liegt dort zwischen einem Federteller 24 und dem oberen Ende 16a der äusseren Hülse 16. Eine obere Kappenanordnung 25 umschliesst mehrere Druck federn 26. Diese dienen dazu, die äussere Hülse 16 unter Druckspannungen zu setzen, während gleich zeitig auf den axial verlaufenden Durchführungs bolzen 28 Zugkräfte ausgeübt werden.
Wie darge stellt, ist an dem Durchführungsbolzen 28 mit einer Mutter 29a ein plattenförmiger Federteller 29 be festigt. Die Platte 29 bildet die obere Abstützung für mehrere am Umfang eines Kreises angeordnete Druckfedern 26.
Zwischen den Enden des axial verlaufenden Durchführungsbolzens 28 ist ein Ansatz 30 ange ordnet. Er kann von einer maschinell bearbeiteten Schulter gebildet werden, die aus einem Stück mit dem Bolzen 28 besteht. Wie Fig. 2 zeigt, grenzt der Ansatz 30 an eine im Innern angeordnete, im wesent lichen kegelstumpfförmige Isolierstoffhülse 31.
Zwischen beiden Teilen ist vorzugsweise eine Dich tung 30a vorgesehen, um die Beanspruchungen gleichmässig verteilen zu helfen. Normalerweise ist bekanntlich die innere Isolierstoffhülse vom Flansch 17 aus nach unten gerichtet, so dass ihr unteres Ende unmittelbar an das untere Ende des Durchführungs bolzens angrenzt.
Wie gefunden wurde, kann jedoch durch das Umkehren der normalen Lage der Isol'ier- stoffhülse 31, also durch das im wesentlichen tele- skopartige Einschieben in die obere, äussere Hülse 16, eine gute .Abstützung des Durchführungsleiters er halten werden. Ausserdem wird bei dieser Kon struktion das elektrische Feld in der Nähe des inneren Endes 19a des geerdeten Ringflansches 19 ver bessert.
Die Fig. 3 und 4 zeigen im einzelnen die Ver- besscrung der elektrischen Beanspruchungen, die sich aus der Anordung der Isolierstoffhülse 31 in der in Fig. 2 gezeichneten Weise ergeben. Wegen der ver hältnismässig hohen Dielektrizitätskonstante des Materials der Hülse 31 wird die elektrische Bean spruchung in der Nähe des inneren Endes 19a des geerdeten Ringflansches 19 so weit verbessert, dass die Möglichkeit innerer überschläge weitgehend ver mieden ist.
Zusätzlich wird durch die Umkehrung der normalen Lage der Hülse 31 die axiale Gesamt länge der Durchführung 5 verkürzt. In gleicher Weise wird die Schalterhöhe verringert. Dies ist ein be sonders wichtiges Merkmal während des Transports des Schalters mit der Eisenbahn.
Das elektrische Feld innerhalb der Durchfüh rung 5 zwischen dem Durchführungsbolzen 28 und dem Befestigungsflansch 17 kann durch die darge stellte Ausbildung der Isolatoren 16, 31 wirksam gesteuert werden. Bei üblichen Durchführungen tritt .die maximale elektrische Beanspruchung am Durch führungsbolzen auf, falls sein Durchmesser verhält nismässig gering ist. Andernfalls liegt die maximale elektrische Beanspruchung an der Innenkante des Befestigungsflansches, wenn der Flansch verhältnis mässig dünn ist und die Innenfläche eine verhältnis mässig scharfe Kante oder einen verhältnismässig kleinen Radius bildet.
Bei der Erfindung führt der verhältnismässig kurze Isolator 31 durch das elektrische Feld zwischen dem Flansch 19 und dem Durchführungsbolzen 28. Die verhältnismässig hohe Dielektrizitätskonstante des Keramikwerkstoffes ergibt eine Beeinflussung des elektrischen Feldes.
Durch eine geeignete Ausbildung kann, wie dargestellt, der Isolator 31 die elektrischen Beanspruchungen um den Flansch 19 herum ver ringern und, falls dies der gefährdetste Bereich ist, die dielektrische Festigkeit der Durchführung ver grössern. Fig. 3 zeigt die Äquipotentiallinien zwischen -dem Durchführungsbolzen 28 und dem Flansch einer üblichen Durchführung. Wie zu sehen ist, ergeben sich hohe elektrische Beanspruchungen in der Nähe des Flansches. Die Fig.4 zeigt anderseits Äqui- potentiallinien, die sich unter Benutzung der Erfin dung ergeben. Das Isoliermaterial, z.
B. der Keramik werkstoff in der Nähe des Flansches, verringert die dielektrische Beanspruchung am Flansch; erhöht aber die Beanspruchung in der Nähe des Durchführungs bolzens 28. Durch geeignete Massverhältnisse kann die maximale Beanspruchung innerhalb der gasför migen Isolierung auf einem Wert gehalten werden, der beträchtlich kleiner ist als der bei der Anordnung nach Fig.3. Dies bedeutet, dass die dielektrische Festigkeit der Durchführung 5 grösser gemacht ist. Bekanntlich kann der Flansch 17 von einem Stromwandler 33 umgeben sein, der den durch den Durchführungsbolzen 28 zur Unterbrechungseinrich tung A fliessenden Strom misst.
Das Isoliergas 35, das innerhalb der Hülse 16 verwendet wird, ist vorzugsweise ein Gas hoher dielektrischer Festig keit, z. B. Schwefelhexafluorid. Es könnten aber auch andere -d!ielektrische Stoffe als SFs verwendet werden. Die speziellen Merkmale der Erfindung sind auch für Durchführungen mit flüssigen Isolier stoffen, z. B. Öl, geeignet. Für geringere Spannungen könnte auch Luft verwendet werden.
Wie zu sehen ist, steht die obere Isolierstoff hülse 16 unter Druckspannung. Porzellan kann solche Druckspannungen aufnehmen. In gewissen Anwen dungsfällen ist es jedoch nicht in der Lage, Zugkräfte auszuhalten. Es kann deshalb wünschenswert sein, als Material für die innere Isolierstoffhülse 31 ein geeignetes Harz, z. B. ein Polyesterharz, ein Epoxyd- harz oder ein anderes geeignetes Harzmaterial, zu verwenden. In diesem Zusammenhang sei auf die amerikanischen Patentschriften Nrn. 3001004 und 3<B>001005</B> verwiesen.
Wie zu sehen ist, wird gemäss Fig. 2 ein Aufbau verwendet, bei dem der geerdete Ringflansch 19 mit der Oberseite 21 des Behälters 2 verschweisst wird. Deshalb muss die Montage der Durchführung 5 in Verbindung mit dem Behälter 2 stattfinden, wobei die in den Behälter 2 führenden Öffnungen mit den Deckeln 11 und 12 verwendet werden. Wie Fig. 5 zeigt, muss die Durchführungskonstruktion nach der Erfindung aber nicht unbedingt stückweise inner halb des Behälters 2 zusammengesetzt werden.
Nach Fig.5 kann die Durchführung 5a ausserhalb des Behälters 2 als einstückiges Gerät montiert werden und dann im folgenden auf einen Tragflansch 38 mit Befestigungsschrauben 40 als weiterer Verfah rensschritt befestigt werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersicht lich, dass die Erfindung besonders geeignet ist für gasgefüllte Hochspannungsdurchführungen. Die Durchführung kann mit ihrer einen Seite dem Wetter ausgesetzt sein, während die andere Seite in einen gasgefüllten Raum hineinragt. Die Durchführung be sitzt den Vorteil, dass erstens die Gesamtlänge durch Umkehrung des Isolierstoffteiles 31 am unteren Ende der Durchführung verringert wird. Ein zweites sehr wichtiges Merkmal der Durchführung nach der Er findung ist die Verbesserung der Isoliereigenschaften durch das Einfügen von Porzellan oder einem anderen geeigneten festen Isolierstoff zwischen dem Durchführungsbolzen 28 und dem nächstgelegenen geerdeten Teil des Flansches 17.
Wie in Fig. 2 dar gestellt ist, umgibt das Isolierstoffteil 31 innerhalb des Gases die Innenseite des Flansches 19, mit dem die Durchführung befestigt. ist, und verringert mit seiner höheren Dielektrizitätskonstante die elektrische Beanspruchung in der Nähe der Kanten und Ecken 19a des Flansches 19. Es wird dadurch unnötig, die Kanten 19a abzurunden und Vorsprünge der geerdeten Metallteile zu entfernen. Ausserdem kann, wie dargestellt wurde, die Durchführung an dem Gerät selbst montiert werden.
Dadurch wird die Zahl der Dichtungsstellen verringert. Dies macht es leichter, dien Behälter 2 gasdicht zu machen und zu halten. Schliesslich kann, wie in Fig. 5 gezeigt ist, auch eine Montage stattfinden, bei der ein Flausch Verwendung findet, mit dem die Durchführung über dem Eintrittsloch 38a in ein Gas enthaltendes Ge fäss 38 befestigt wird.