DE1027759B

DE1027759B - Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage

Info

Publication number: DE1027759B
Application number: DEM22207A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eth Alfred Imhof
Original assignee: Moser Glaser and Co AG
Current assignee: Moser Glaser and Co AG
Priority date: 1953-03-06
Filing date: 1954-03-05
Publication date: 1958-04-10
Also published as: US2857557A

Description

Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage Es ist bei Hochspannungsschaltanlagen bekannt, deren hochspannungführende Teile und Geräte, wie Sammelschienen, Trennschalter, Leistungsschalter, Meßwandler, Schutzgeräte, zu einer baulichen Einheit zu verbinden. Derartige Anlagen sind im allgemeinen in Metall eingekapselt.. Die hochspannungsführenden Teile und Geräte sind bei diesen Anlagen auf Isolatoren oder sonstigen Isolierstützen gehalten, welche der erforderlichen Distanzierung gegeneinander und gegen die Metallumkapselung dienen. Daneben wird als Isolation Luft, Druckgas oder, für auf kleineren Raum zusammengedrängte Einheiten, Öl, im kalten Zustand dickflüssige oder feste Compound.masse u. dgl. verwendet.
Fegen der auftretenden Hochspannung benötigt man hierbei ziemlich große Isolierstützen und fast für jedes einzelne Gerät Durchführungsisolatoren. Außerdem ist bei mit Ö1 oder Compoundmasse isolierten Anlagen ein Auseinanderbauen äußerst schwierig, weil erst die Isolierfüllung herausgelassen, gegebenenfalls sogar herausgeschmolzen werden muß.
Es ist auch bekannt, für die Isolierstützen und -durchführungen ein härtbares Harz, nämlich Carbainidharz, zu verwenden, um hierdurch die Isolation gegenüber Porzellanisolatoren verkürzen zu können. Diese Harzisolationen dienen aber lediglich der Umhüllung und Distanzierung der zu isolierenden Teile, während als sonstige Isolierung Luft oder Gasdruck verwendet wird.
Ziel der Erfindung ist, eine insbesondere in der Isolation weitestgehend einheitliche, in einfacher Weise beliebig zusammensetz- und auseinandernehmbare, aus den verschiedensten Geräten bestehende HochspannungsschaItanlage zu schaffen.
Gegenstand der Erfindung ist eine metallgekapselte I-Iochspannungsschaltanlage, deren hochspannungführende Teile und Geräte, wie Sammelschienen, Trennschalter, Leistungsschalter, Meßwandler, Schutzgeräte mit Umhüllungen aus verfestigter Isoliermasse versehen sind.
Die Erfindung besteht darin, daß als Isoliermasse formhaltendes härtbares Einbettungsharz, vorzugsweise _N iederdruckharz verwendet ist, daß die einzelnen in diese formhaltenden Umhüllungen eingebetteten Teile und Geräte sowie diese Umhüllungen selbst steckerartig miteinander gekuppelt sind, daß in den verbleibenden engen Kupplungsfugen zwischen den Isolationen Fugenisolierstoffe vorgesehen sind und daß die die einzelnen Umhüllungen umgebenden Metallkapselungen leitend miteinander verbunden sind.
Das die Isolierumhüllung bildende Harz dient also gleichzeitig der formhaltenden Abstützung der Isolierung und der Ausgestaltung entsprechender Stecker. Die Verwendung eines einheitlichen Isolierstoffes führt nicht nur zu einem äußerst einfachen Aufbau, sondern darüber hinaus auch zu einer äußerst einfachen Herstellung.
Insbesondere können die hauptsächlichen Isolationen - also die Isolationen zwischen einem hochspannungführenden Teil und Erde bzw. zwischen hochspannungführenden Teilen benachbarter Phaseder einzelnen Geräte usw. aus demselben Einbettungsharz bestehen, vorzugsweise aus einem Gießharz, das aus einem beim Gießen flüssigen Ausgangsstoff durch Härten unter Polymerisation oder Polyaddition ohne Abspaltung flüchtiger Bestandteile entstanden ist, wobei sowohl kalt als auch warm härtende Ausgangsstoffe in Betracht kommen. Die Harze genügen mechanisch, dielektrisch und thermisch allen nach der Erfindung erforderlichen Ansprüchen sehr gut.
Es ist bereits bekannt, Strom- und SpannungswandIer teilweise in gießbares Kunstharz einzubetten. Hierdurch ist jedoch der Erfindungsgedanke, eine ganze Hochspannungsschaltanlage in derartiges Gießharz einzubetten, diese dabei aber so zu unterteilen, daß jedes einzelne Gerät der Anlage mühelos eingesetzt und wieder ausgebaut werden kann, nicht offenbart oder nahegelegt worden.
Bekannt war eine Baueinheit mit Trennschalter für Hochspannungsschaltanlagen mit isolierten Sammelschienen, bei der ein den Trennschalter tragendes Zwischenstück als mechanisches Kupplungsstück für die an ihren Enden mit Hochspannungssteckern versehenen Sammelschienenabschnitte ausgebildet ist und wobei der metallische Außenmantel des Zwischenstückes eine Isolderstoffauskleidu-ng aufweist, welche zur Steuerung des elektrischen Feldes metallische Einlagen enthält. Es handelt sich bei der bekannten Baueinheit jedoch nicht um formhaltende Umhülhingen im Sinne der vorliegenden Erfindung, in welcher die Teile und Geräte eingebettet sind, sondern um Isolierhülsen, wobei die freien Räume innerhalb des metallischen Mantels mit einem gasförmigen oder flüssigen, gegebenenfalls unter Überdruck stehenden Isoliermittel ausgefüllt sind.
Jede Phase der erfindungsgemäßen HochspannungsschaltanI:age kann einzeln eingekapselt sein; bei niedrigeren Hochspannungen ist es auch durchaus möglich und kann vorteilhaft sein, alle Phasen gemeinsam zu umkapseln.
Für die Kupplungsfugen empfiehlt sich die Konusform. Die Fugen können dabei auch so gestaltet sein, daß die Oberflächenbeanspruchung längs der Schnittlinie konstant ist.
Der fließbare Isolierstoff in den Kupplungsfugen ist vorteilhafterweise eine Isolierflüssigkeit. Er kann z. B. unter Überdruck stehen.
Als Isolierstoff für die Fugen eignen sich aber auch Thermoplaste, z. B. Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen, Palyvinylchlorid, Butylgummi. Feste Thermoplaste in den Kupplungsfugen können einen Oberflächenfilm aus flüssigem Isolierstoff besitzen.
Als Isolierstoff in den Kupplungsfugen sind ferner auch poröse feste Stoffe gegebenenfalls vorteilhaft, wie z. B. Papier, Filz, Glasseide, Asbestpapier od. dgl., die mit einem fließbaren Dielektrikum imprägniert sein können.
Ferner ist es möglich, als Isolierstoff in den Kupplungsfugen Druckluft, Druckgas od. dgl. vorzusehen; zweckmäßigerweise wird Sch-#vefelhexafluorid SFB verwendet.
In der hauptsächlichen Kunstharzisolation können Kanäle vorgesehen sein, welche dem Durchtritt von Gasen oder Flüssigkeiten oder festen Isolierteilen, wie Stangen oder Seilen zwischen unter Spannung befindlichen Teilen und Erde dienen und durch umgebende eingebettete Seriekondensatoren oder andere bekannte Steuerungsmittel, wie z. B. hochohmige Widerstände, elektrisch gesteuert werden.
Zum Antrieb von unter Hochspannung stehenden Teilen, z. B. Schalter, sind eingebettete Elektromagnete oder Servomotoren zweckmäßig, welche den Strom vom Niederspannungsnetz aus über eingebettete Isoliertransformatoren erhalten.
Die Hochspannungsapparate können in einer Linie angeordnet sein, z. B. derart, daß der Strompfad mög-In.chst in der Achse der Apparate verläuft.
Weitere Merkmale der Erfindung sind den Darstellungen von Ausführungsbeispielen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung der elektrischen und der Isolationsteile, Fig.2 den Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform mit mehrfach abgewinkelten Kupplungsfugen, Fig. 3 den Längsschnitt einer anderen abgewandelten Ausführungsform mit- längs gekrümmter Fuge, Fig.4 den Längsschnitt einer weiteren abgewandelten Ausführungsform mit zickzackförmig verlaufender gekrümmter Fuge, Fig. 5 den Längsschnitt durch eine Kupplung mit stumpf zusammenstoßenden Teilen, seitlich herausschiebbarem Mittelteil und gerillten Stoßstellen, Fig. 6 den Längsschnitt durch eine Kupplung mit drehbarem Mittelstück, Fig.7 einen Längsschnitt durch eine Gruppe von Apparaten und Leitungen in gerader Linie, die in einfacher Z@'eise zusammengesetzt oder auseinandergenommen werden können, Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung derAusführun.gsform der Fig. 7. bei welcher die Apparate und Leitungen in Form eines U angeordnet sind.
Fig. 9 das Schaltbild für die Anordnungen nach den Fig. 7 und 8, Fig. 10 den Längsschnitt eines Umschalters, Fig. 11 den Längsschnitt eines Trennschalters als U-förmiger Stecker und Fig. 12 den Längsschnitt eines ebensolchen Trennschalters, in Verbindung mit einem Strom- und einem Spannungswandler.
In den Fig. 1 bis 4 ist die aus zwei gekuppelten Teilen bestehende Hochspannungsstromschiene 1 von einbettenden Kunstharzisolationen 2 und 3 umgeben, die ihrerseits von der metallischen Urnkapselung 4 umfangen sind. Die beiden Schienenteile 1 sind mittels der Steckerverbindung 5 gekuppelt. Zum Zusammenhalten der gekuppelten Teile können Flansche an der metallischen Umkapselung und Schraubenbolzen mit Muttern vorgesehen sein.
In der Trennfuge 6 befindet sich fließbarer Isolierstoff, z. B. Schweröl, Chlordiphenyl, chloriertes Phonylindan, Fluoroäther, wie z. B. Perfluorohexyläther (C8 F13) 2 O oder Perfluoro-C8 zykl.-Äther c-C$ F18 O> Fluoro-t-Amin, wie z. B. Triperfluoro-propyl-Amin (C..F7)31\T, halbflüssiges Podyvinylchlorid, Chlor-Kohlenstoffgas von hoher elektrischer Festigkeit oder Druckgas. Insbesondere die genannten Fluor-Verbindungen zeichnen sich durch sehr hohe elektrische Festigkeit, Stabilität, Hitzebeständigkeit, Unbrennbarkeit und häufig auch durch hohen Siedepunkt aus, so daß diese Stoffe als Fugendielektrikum sehr geeignet sind.
Ein Vorratsgefäß 7 dient der Speicherung des fließbaren Isolierstoffes. An Stelle örtlicher Vorratsgefäße kann für einige oder alle Kupplungen ein gemeinsames, z. B, zentrales Vorratsgefäß vorgesehen sein. Durch Anwendung von Überdruck ist das Ausfüllen der Kupplungsfugen durch den fließbaren Iso-Lierstoff und zudem eine erhöhte elektrische Festigkeit gewährleistet.
Ein Vorteil dieser Kupplungen ist, daß nur gut beherrschbare elektrische Axialbeanspruchungen vorhanden sind. Versuche haben ergeben, daß mit glatten Kupplungswandungen und Transformatorenöl als fließbarer Isolierstoff eine Fugenlängsfestigkeit von 25 kV/cm eff. und mehr erreicht wird.
In Fig.3 sind dieselben Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den Fig. 1 und 2. Die Fugenschnittlinie 6 verläuft gekrümmt; der Verlauf kann derart sein, daß die Oberflächenbeanspruchung längs der Schnittlinie konstant ist, wie dies etwa in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Kupp-lungsstoßstellen sind in Fig. 2 und 4 zur Vergrößerung der Kriechwege mit Rillen versehen, die so, ausgebildet und angeordnet sind, daß die Scheitel der Isolation 3 in die Täler der anstoßenden Isolation 2 eingreifen.
Zur axialen Verkürzung der Kupplung kann die gekrümmte Linie, wie in Fig.4 veranschaulicht ist, auch im Zickzack verlaufen, mit variabler Neigung der Linienabschnitte entsprechend der Bedingung der konstanten Oberflächenbeanspruchung längs der ganzen Linie. Nach Fig.5 können die Kupplungsstoßstellen z.13,. zur Vergrößerung der Kriechwege mit Rillen 9 versehen sein. Beispielsweise können hierbei die Rillenscheitel zusammenstoßen. Bei entsprechender Rillentiefe erfolgt dann der elektrische Durchschlag nicht als Kriechüberschlag, sondern als reiner Durchschlag im fließbaren Dielektrikum.
Der mittlere Kupplungsteil der Ausführung nach der Fig. 5 läßt sich seitlich herausschieben,weil alle Kupplungsteile nur stumpf aneinanderstoßen und nicht ineinandergreifen. Die Kontaktverbindung ist z. B. als Preßkontakt 8 gestaltet.
Aus Versuchen ergab sich, daß sich in bezug auf die elektrische Fugenfestigkeit gewisse unter Druck stehende feste Dielektrika, wie z. B. Polyäthylen, angenähert so verhalten wie fließbare Stoffe. Sie können deshalb erfindungsgemäß an Stelle der fließbaren Fugenfüllstoffe verwendet werden, insbesondere, wenn sie einen Oberflächenfilm aus flüssigem bzw. salbenartigem Isolierstoff besitzen. Ferner ergab sich, daß auch poröse Stoffe, z. B. Papier, die mit einem fließbaren Stoff, z. B. 01, imprägniert sind, in ihrem Verhalten den fließbaren Stoffen annnähernd gleichen und sich somit ebenfalls im Sinne der Erfindung als fließbare Fugenfüllstoffe verwenden lassen.
Fig. 6 stellt eine Kupplung mit einem Mittelteil 11 dar, das über eine Schnecke 12 mit einer Achse 10 so verbunden ist, daß bei Drehung des -Mittelteiles auch innenliegende, unter hohem Potential stehende Teile der Anlage z. B. gedreht und/oder translatorisch bewegt werden. Die äußeren Armaturen sind zweckmäßigerweise mit Gleitflächen 15 versehen und nach außen hermetisch abgeschlossen. Die Betätigung des Mittelteiles erfolgt z. B. über einen an der Metallumkapselung des Mittelteiles angebrachten Zahnkranz 13 mit Ritzel 14.
Bei den in der Kunstharzisolation vorgesehenen Kanälen, z. B. 19a der Fig. 7, welche der Durchleitung von Gasen, Flüssigkeiten oder zur Hindurchführung von Antriebsmitteln, wie Bedienungsstangen oder Zugseilen für innere Apparateteile dienen, erstreckt sich die Isolationsoberfläche von der Uinkapselung aus nach innen. Falls erforderlich, können diese Kanalwandungen durch eine Reihe eingebetteter Kondensatoren, z. B. wie beim Apparat 5', Kanal 34a, auf den gewünschten Spannungsgradienten gesteuert werden.
Zur Herabsetzung der elektrischen Feldstärke im benachbarten Isoliermaterial werden die Enden der Stromschienen zweckmäßigerweise entsprechend gestaltet. Beispielsweise erhalten die Enden Kugel-oder kugelähnliche Form, wie z. B. in Fig. 10 dargestellt wurde; außerdem ist die Einbettung von Steuer-Serie-Kondensatoren zum allmählichen Abbau des Schienenpotentials vorteilhaft.
Fi.g. 7 und 8 veranschaulichen Ausführungsbeispiele für eine Gruppe von Apparaten und Leitungen, die in einfacher Weise zusammengesetzt oder. z. B. zum Zwecke der Prüfung, Überwachung, Pflege, auseinandergenommen werden können; Fig. 9 zeigt das zugehörige Schaltbild. Die Apparate usw. nach der Fig. 7 liegen in einer geraden Linie. Nach der Fig. 8 bildet die Linie ein U. Zusammenbau und Zerlegbarkeit können auf verschiedene Weise erfolgen; verschiedene Möglichkeiten sind aus den Fig. 7 und 8 zu ersehen.
Bei den Ausführungsformen nach diesen beiden Figuren sind vereinigt das Kabelende 1' eines Hochspannungskabels, ein Kupplungsglied 2' zwischen Kabel und Trennschalter 3', ein kombinierter Spannungs- und Stromwandler 4', ein Leistungsschalter 5', ein Zusatzglied 6' zum Kuppeln des Leistungsschalters mit einem zweiten Trennschalter 3", eine Sammelschiene T; in Fig.8 ist zwischen dem Kupplungsglied 2' und dem Leistungsschalter 5' ein weiteres bogenförmiges Kupplungsglied 8' vorgesehen.
Der Trennschalter 3' besitzt zwei in das feste Dielektrikum eingebettete Kugelelektroden 9 a oder äduivalent gestaltete Elektroden 10a als Enden der beiden Schienen 11 a bzw. -. 12 a, die elektrisch verbunden bzw. getrennt werden sollen. Ein Schaltstift 13a kann sich in dem geraden Verbindungskanal 14a in der Achse der Schalter translatorisch bewegen.
Der Kanal ist im übrigen mit einem fließbaren Dielektrikum, z. B. Luft oder Schweröl, gefüllt. Der Schaltstift 13a läßt sich teleskopartig in das Innere der sich anschließenden Kugelelektrode bewegen, er ist elektromagnetisch, durch Federkraft oder durch einen Servomotor 15a angetrieben, der sich auf Hochspannung befindet und seinen Betriebsstrom über einen eingebetteten Isoliertransformator erhält, der einen Eisenkern 16a, eine Sekundärwicklung 17a und eine Primärwicklung 18a aufweist. Die Zugänglichkeit zu den Kugeln und damit auch zum Servomotor wird durch die Trennfugen 20a und 22a erreicht, die es erlauben, die zylindrischen Teile 21a und 23a herauszuschieben.
Der Schaltstift kann auch aus zwei Teilen bestehen, die in der Mitte des Verbindungskanals die Kontaktgabe bewirken und die sich beim Offnen des Trennschalters voneinander wegbewegen.
Bei..offenem Trennschalter ist durch einen senkrecht zur Trennschalterachse laufenden Kanal 19a ein Erdun.gssch.ieber bis zur Trennschalterachse vorgeschoben, so daß die vorhandenen Kriechstrecken in analoger Weise wie bei den bekannten, auf Stützern angeordneten Messertrennern von Pol zu Erde führen. Der Kanal 19a kann außerdem auch zum Durchleiten von Gasen und Flüssigkeiten dienen.
Der Leistungsschalter 5' kann als Ölschalter bekannter Bauart ausgebildet sein, mit dem Unterschied, daß die Durchführungen außerhalb des Schalters als Kupplungen nach den Fig. 1 bis 5 gebaut sind. Der Schalter kann jedoch auch als Olstrahlschalter besonderer Bauart oder als Druckluftschalter nach dem bekannten Abschaltprinzip, aber in Bauweise nach der Erfindung gestaltet sein. Ein Beispiel hierfür ist der Schalter 5' der Fig. 7. Der Aufbau entspricht dem Aufbau des Trennschalters. In einem druckluftgefüllten Kanal 24a, zwischen zwei kugelartigen Elektroden 25a und 26a befinden sich die beiden sich gegenüberstehenden Kontaktstifte 27a und 28a. Der Stift 27a steht fest, während der Stift 28a axial bewegbar ist. -Mittels einer Feder 29a schließt der Stift 28a den Kontakt, mittels zum Schließdruck wesentlich höherer Luftdruckkraft auf einen Kolben 30a öffnet er den Kontakt. Der Öffnungsflammbogen entsteht in einer Verengung 31a der Kammer. Möglich sind auch andere Lösungen dieses Problems; i,nsbesondere können mehrere -#"erengungen einander folgen.
Die Zuleitung der Druckluft erfolgt durch einen 1z-anal 32a in der Isolierwandung. die hier je nach Spannungshöhe mehr oder weniger stark verdickt ist, damit die nötigen Schlagweiten erreicht werden. Ein Rückschlagventil 33a sorgt dafür, daß dieser Kanal von Preßluft gefüllt bleibt. nie heißen Flammbogengase strömen zunächst mit großer Geschwindigkeit in einen Windkessel; als Kessel dient die eine Polelektrode 26a. Der Windkessel weist eine starke metallische Wandung auf, um rasch einen erheblichen Teil der Abgaswärme aufnehmen zu können. Die Abgase strömen dann langsam durch den Kanal 34a nach außen. Das Ventil am Eingang des Kanals ist so ausgebildet, daß es sich unter dem Einfluß des erhöhten Druckes im Windkessel nur langsam öffnet. Die Kühlung ist notwendig, weil heiße Luft weniger durchschlagfest ist als kalte und die Isolierwandung beschädigen könnte. Schalter für sehr hohe Spannung können längs den Luftkanälen hintereinanderge.schaltete, eingebettete Steuerungskondensatoren 35a erfordern. Für die Wiedereinschaltung des Schalters lassen sich Einrichtungen verwenden, wie sie für bekannte Leiistu:ngssc'halter gebräuchlich sind.
Ein Umschalter, wie er z. B. in Fig. 10 veranschaulicht ist, erlaubt es. gewissermaßen als Abart eines Trennschalters, einen Stromleiter wahlweise auf zwei verschiedene Sammelschienensvsteme zu schalten. Er weist drei Kugelelektroden auf, von denen 2 ä und 2 b die Enden der Sammelschienen bilden, während. 3 b das Ende der umzuschaltenden Stromschiene bildet. Durch Servokraft wird der Kontaktbolzen 6 b wahlweise translatorisch gegen die Polelektrode 2ä oder 2 b geschoben. In der :Mitte zwischen je zwei Polelektroden befindet sich wieder ein Querkanal 9 b zur .Aufnahme eines Erdungsschiebers. Im übrigen entspricht der Umschalter, zum Teil auch in Einzelheiten, dem Einfachtrenuschalter.
Der Zusammenbau, das Auseinandernehmen, z. B. zum Zwecke der Prüfung von im Inneren der Apparate befindlichen Teilen, läßt sich nach der Erfindung auf verschiedene Weise ermöglichen.
Eine Ausfüh,run:gs,form ist z. B. in Apparat 3' der Fig. 7 veranschaulicht, wo die Kugelelektroden 9 a und 10a z. B. zur Prüfung der Kontakte ein- und ausbaubar sind, oder um den Servornotor 15a in der Kugel 9 a zu kontrollieren, wozu die Kunstharzstücke 21a und 23a vom übrigen Kunstharzkörper durch Fugen 20a bzw. 22a getrennt sind, die wiederum mit einem flüssigen Isolierstoff gefüllt -sind.
Eine andere Ausführungsform ist durch Apparat 5' und Kupplung 6' der Fig. 7 veranschaulicht. Um hierbei in das Innere des Apparates 5' zu gelangen, ist die Kupplung, gegebenenfalls unter Verschiebung benachbarter Anlag-enteile, z. B. der Teile 3" und 7', entfern:ba-r bzw. herausschiebbar, so daß die Öffnung 36a frei liegt.
Zur Verringerung der Phasenabstände empfiehlt es sich, die quer zur Systemachse erheblich ausladenden Teile so anzuordnen, daß sie in dieselbe Richtung weisen, z. B. senkrecht zur Verbindungsgeraden benachbarter Phasenachsen.
Als Trennschalter eignen sich auch Geräte, die im wesentlichen aus einem Stecker in U-Form bestehen, dessen bewegbare Pole in je einen konvexen Isolator eingebettet sind und dessen feste Gegenkontakte von je einem konkaven Isolator umgeben sind, wobei die bewegbaren Pole in die konkaven Isolatoren gesteckt bzw. aus diesen herausgezogen werden können.
Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 11 und 12 dargestellt, nach der Fig. 12 ist der Trennschalter mit einem Stromwandler und einem Spannungswandler kombiniert. Für sehr hohe Spannungen ist es ratsam, sowohl Stecker als auch Steckbuchsen elektrisch zu steuern.
Die zu trennenden Hochspannungsleiter 1 c und 2 c werden mittels des leitenden U-förmigen Verbindungsbügels 3 c verbunden und sind in einen Kunstharzisolierkörper 4c eingebettet. Der Bügel ruht in einem Kunstharzisolierkörpe:r 5 c, Gegenkontakte 6 c stellen die leitende Verbindung her, während die Konusse 7 c zur Kupplung mit anderen Bauelementen dienen. Die Spannungswandler-Primärspule 8 c umgibt die Sekundärspulen 9 c, diese den Eisenkern: 10 c; beim Stromwandler umfängt die Primärwicklung 11 c die Sekundärwicklung 12 c und diese den Eisenkern 13 c.
Bei den Wandlern 4' in Fig. 7 werden eb:nfalls die Anschlußteile zu Kupplungen im Sinne der Erfindung gestaltet. Der hier dargestellte kombinierte Spannungs- und Stromwandler weist einen Kunstharzkörper 37a, eine Stromschiene 38a, die Primärwicklung 39a und die Sekundärwicklung 40a des Spannungswandlers, den magnetischen Kern 41 d des Spannungswandlers auf; die magnetischen Kerne 42a und 43a des Stromwandlers mit ihren Sekundärwicklungen sind vollständig in das Harz eingebettet.
Überspannungsableiter brauchen sich von den üblichen Ableitern in Stützerform mit Isoliermantel nicht grundsätzlich zu unterscheiden, abgesehen z. B. von der besonderen konstruktiven Ausbildung als völlig metallgekapselter Apparat gemäß der Erfindung. Zu diesem Zweck sind die wirksamen Bauelemente der Überspannungsableiter in Kunstharz eingebettet, derart, daß zwischen Ableitapparat und Gehäuse eine von der Einführung gegen das geerdete Ende allmähich abnehmende Isolierwandung vorgesehen ist; der Ableitapparat ist durch Kunstharzeinbettung gegenüber dem Gehäuse dicht umhüllt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der überspannungsableiter nach der »Linienbauweise« gestaltet, d. h., der Hochspannungsleiter liegt in der Achse des Ableiters, der zweckmäßigerweise als Rotationskörper ausgebildet ist. Die Koordinations-Funkenstrecke, die spannungsabhängigen Widerstände und die Begrenzungswiderstände sind in koaxialen zylindrischen Körpern untergebracht.
Für einen zweckmäßigen räumlichen Aufbau der Anlage ist es insbesondere vorteilhaft, die Apparate und Verbindungsleitungen mittels Rollen auf horizontalen Schienen fahrbar anzuordnen, so daß sie leicht, z. B. für den Ausbau eines Gliedes auf den Schienen verschoben werden können. Fig. 7 gibt ein Beispiel einer solchen Ausführungsform, wobei Schienen und Rollen jedoch nicht eingezeichnet sind. Laufen die Sammelschienen vertikal und stehen sie in einer Ebene senkrecht zur Systemachse nebeneinander, so brauchen die Zuleitungsschienen nicht abgekröpft zu sein.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform sind die Apparate und ihre Verbindungsleitungen auf der einen Seite eines Vertikalträgers angeordnet, z. B. einzeln angeschraubt. Zweckmäßig ist es, sie durch Muttern mittels einer gemeinsamen Schraubspindel zu halten, um durch Drehen der Spindel die Höhenlage ändern zu können. Laufen die Sammelschienen horizontal, sind Abkröpfungen für die Zuleitungsschienen nicht nötig.
Ferner ist es möglich, die Apparate und ihre Verbindungsleitungen auf beiden Seiten eines vertikalen Trägers anzubringen, etwa derart, daß sie zusammen ein U bilden. Wenn die Sammelschienen horizontal verlaufen, brauchen die Zuleitungsschienen nicht abgekröpft zu werden. Eine solche Anordnung ist in Fig.8 dargestellt. Einzelne Teile haben dieselben Bezugsziffern wie in Fi:g. 7.
Bei allen Anordnungen können die verschiedenen Phasen eines n-Phasensystems so dicht nebeneinanderliegen, daß sich ihre größten Radialausladungen berühren.
Vorteilhaft ist es, auch die Hochspannungszu- und -ableitungen metallisch zu umkapseln, z. B. durch Kabel, deren Endverschlüsse völlig metallisch umkapselt sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage, deren hochspannungführende Teile und Geräte, wie Sammelschienen, Trennschalter, Leistungsschalter, Meßwandler, Schutzgeräte, mit Umhüllungen aus verfestigter Isoliermasse versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliermasse formhaltendes härtbares Einbettungsharz, vorzugsweise Niederdruckharz, verwendet ist, daß die einzelnen in diese formhaltenden Umhüllungen eingebetteten Teile und Geräte sowie diese Umhüllungen selbst steckerartig miteinander gekuppelt sind, daß in den verbleibenden engen Kupplungsfugen zwischen den Isolationen Fugenisolierstoffe vorgesehen sind, und daß die die einzelnen Umhüllungen umgebenden Metallkapselungen leitend miteinander verbunden sind.
2. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hauptsächlichen Isolationen der einzelnen Teile und Geräte aus demselben Einbettungsharz bestehen, vorzugsweise aus einem Gießharz, das aus einem beim Gießen flüssigen Ausgangsstoff durch Härten unter Polymerisation oder Polyaddition ohne Abspaltung flüchtiger Bestandteile eiltstanden ist.
3. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsfugen koilusfflrmig sind.
4. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsfugen so verlaufen, daß die Oberflächenbeailspruchung längs der Schnittlinie konstant ist.
5. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen durch zickzackförmige Ausbildting des Fugenprofils axial verkürzt sind.
6. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kuppelnden Teile, insbesondere Isolationsteile, an den Kupp.lungsstelleil stumpf derart zusammenstoßen, daß zumindest eines der dicht aneinandergekuppelterl Teile den Stoßflächen entlang seitlich herausschiebbar ist.
7. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsstellen an der Fuge gerillt sind und die Rillen so liegen, daß entweder d-i; Rillenscheitel der aneinandergekuppelten Teile zusammenstoßen oder die Rillenscheitel der einen Seite in die Rillentäler der anderen Seite eingreifen. B.
Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff in den Kupplungsfugen eine Isolierflüssigkeit, z. B. ein Fluoroäther, ein Fluoro-tAmin, ein Phenylindan ist.
9. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der fließbare Isolierstoff in den Kupplungsfugen unter Überdruck steht.
10. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff in den Kupplungsfugen aus einem unter ständigem Druck stellenden Thermoplast besteht, wie z. B. Polyäthylen. Polytetrafluoräthylen, Polvvinylchlorid. Butylgummi.
11. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester Thermoplast in den Kupplungsfugen einen Oberflächenfilm aus flüssigem Isolierstoff besitzt.
12. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekellnzeiclin^t, daß der Isolierstoff in den Kupplungsfugen atis einem porösen festen Stoff, wie z. B. Papier, Filz, Glasseide, Asbestpapier od. dgl., besteht, der mit einem fließbaren Dielektrikum imprägniert ist.
13. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspüchen 1 his 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff in den Kupplungsfugen aus einem Druckgas, vorzugsweise Schwefelhexafluorid (S F6), besteht.
14. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Apparate, in deren Innerem unter Hochspannung stehende Bestandteile mechanisch betätigt werden müssen, ein drehbares Kupplungsstück enthalten, das von außen gedreht werden kann und in seiner Achse die Drehbewegung z. B. mittels Schraubenspindel und Mutter auf die unter Spannung stehenden Bestandteile überträgt.
15. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Kunstharz Kanäle vorgesehen sind, welche dem Durchtritt von Gasen oder Flüssigkeiten oder von festen Isolierteilen wie Stangen oder Seilen zwischen unter Spannung befindlichen Teilen und Erde dienen und durch umgebende eingebettete Seriekondensatoren elektrisch gesteuert sind.
16. Metallgekapselte Hochspannungsschaltaillage nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung von unter Ilochspalilititig stehenden Teilen, wie z. B. Schalter, eingebettete Elektromagnete und Servomotoren dienen, welche den Strom vom Niederspanilungsnetz aus über eingebettete Isoliertralisformatoren erhalten.
17. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise eine Reilie von I-lochspannungsapparaten. wie Treilnschalter, Meßwandler. Schalter, als Linientypen gebaut sind, iilslsesondei-e derart, dat) die Stromschiene möglichst in der Achse der Apparate verläuft.
18. Metallgelzapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 17. gekennzeichnet durch die Ausbildung als komplette Phase, die gegebenenfalls mit anderen solchen kompletten Phasen vereinigt ist.
19. Metallgekapselte FIochspanliuligssclialtaillage nach Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekeinizeichliet. daß alle quer zur Systemachse erheblich vorspringenden Teile möglichst in dieselbe Richtung weisen, z. B. senkrecht zu der mit den benachbarten Phasenachsen gebildeten Ebene.
20. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Stromschienenabschnitte wenigstens angenähert kugelig ausgebildet sind, und/ oder der Spannungsgradient der Enden durch in das Harz eingebettete Kondensatorbeläge gesteuert wird.
21. Metallgekapselte Ilochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschalter zwei in das Harz eingebettete, im erforderlichen Abstand zueinander stehende Kugelelektroden (Pole) aufweisen, deren Schaltstifte sich in einem geraden Verbindungskanal in der Achse der Schalter translatorisch bewegen können, der restliche Raum des Kanals mit einem fließbaren Dielektrikum gefüllt ist, und vorzugsweise in der Symmetrieebene zwischen beiden Kugelelektroden (Polen) ein Querkanal vom Trennschalterverbindüngskanal zur metallischen Umkapselung läuft, der bei geöffnetem Trennschalter einen Erdungsschieber enthält, aber auch zum Durchleiten von Gasen und Flüssigkeiten dient.
22. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschalter Druckluftschalter sind, deren Isolation gegen Erde im wesentlichen aus Einbettungsbarz besteht, und die zwei kugelähnliche Elektroden (Pole) und in einem die Pole verbindenden Druckluftkanal zwei sich gegenüberstehende, mit ihren Polen elektrisch verbundene Kontaktstifte aufweisen, von welchen der eine feststeht, der andere in der Achse translatorisch bewegbar ist unter der Wirkung einer Federkraft einerseits und eines gegenüber dem Schließzustand wesentlich erhöhten Luftdruckes andererseits, und die Kanäle zur Einführung der Druckluft und zur Abführung der Abschaltluft durch Ventile so abgeschlossen sind, daß sie stets unterLuftiiberdruck stehen.
23. '-\-Tetallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine solche Führung der heißen Flammenbogenabluft, daß diese zuerst in einen Windkessel, zu dem z. B. die eine Polelektrode ausgebildet sein kann, und von dort unter niedrigerer Temperatur langsamer durch den Abluftkanal nach außen strömt, der zweckmäßigerweise Verzögerungsventile enthält.
24. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter drei Kugelpolelektroden enthalten, von denen zwei die Enden der Sammelschienen bilden, die dritte das Ende der umzutrennenden Stromschiene bildet, und ein Kontaktbolzen vorgesehen ist, welcher durch Servokraft wahlweise translatorisch gegen die eine oder die andere Polelektrode geschoben werden kann.
25. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschalter aus einem Stecker in U-Form bestehen, dessen bewegbare Pole in je einem konvexen Isolator eingebettet sind und dessen feste Gegenkontakte von je einem konkaven Isolator umgeben sind, wobei die bewegbaren Pole in die konkaven Isolatoren gesteckt bzw. aus diesen herausgezogen werden können.
26. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß in festen Trennschalterteilen Meßwandler eingebettet angeordnet sind.
27. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Bauelemente von Überspannungsleitern in Kunstharz eingebettet sind, vorzugsweise derart, daß die 'Kandstärke vom Eingangsende gegen das erdseitige Ende abnimmt.
28. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Überspannungsableiter als Rotationskörper gestaltet sind, in deren Achse der Hochspannungsleiter liegt.
29. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparate und Verbindungsleitungen mittels Rollen auf horizontalen Schienen fahrbar sind.
30. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparate und ihre Verbindungsleitungen auf der einen Seite eines vertikalen Trägers angebracht und mittels vertikaler Schraubenspindeln verschiebbar sind.
31. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparate und ihre Verbindungsleitungen auf beiden Seiten eines vertikalen Trägers so angebracht sind, daß sie ein U bilden.
32. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Ansprüchen 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungszu- und -ableitungen mittels Kabel erfolgen, deren stationsseitige Endverschlüsse völlig metallisch umkapselt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 905 267; schweizerische Patentschrift Nr. 97 733; deutsche Patentanmeldungen S 6612 VIIId/21c, S 16496 VIIId/21c; Modern Plastics Magazine, Nov. 1950, S. 85 bis 88; Bulletin SE V, 1950, S. 719.