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Isolierender Stützkörper für Schaltanlagen der Röhrenbauform Schaltanlagen
der Starkstromtechnik für hohe Spannungen werden neuerdings so ausgeführt, daß z.
B. jeder Phasenleiter eines Sammelschienensystems koaxial in einer rohrförmigen,
metallischen und geerdeten Kapselung untergebracht ist. Gelegentlich sind die Stromleiter
blank und zu ihrer Isolation gegenüber der geerdeten Kapselung dient lediglich ein
Gas, vorzugsweise atmosphärische Luft. Gelegentlich wird aber auch eine sogenannte
Teilisolation angewandt, bei der verschiedene Isolierschichten vorgesehen sind.
Auf der Leiteroberfläche und an der Innenseite der geerdeten Kapselung ist eine
dünne Schicht aus festem Isolierstoff angebracht; dazwischen befindet sich eine
mehrfach größere Luftschicht. Die zwischen dem Leiter und der geerdeten Kapselung
anstehende Spannung wird daher teils von festem Isolierstoff, teils von Luft aufgenommen.
Gleichgültig, wie die Isolierung zwischen dem Leiter und der geerdeten Kapselung
auch beschaffen ist, so muß in jedem Fall der Stromleiter selbst koaxial innerhalb
der Kapselung angebracht sein und gehalten werden. Es sind also Stützkörper notwendig.
Solche Stützkörper haben im einfachsten Fall die Form einer Scheibe aus festem,
meist keramischem Isoliermaterial. Da aber eine solche Isolierscheibe sowohl gegenüber
dem Phasenleiter als auch gegenüber der Kapselung aus Herstellungsgründen nicht
genau passend sein kann, bleiben kleine Ringspalte bestehen. Dort tritt auf Grund
der Spannungs- bzw. Feldverhältnisse ein Glimmen ein, das einen wesentlich früheren
Durchschlag einleitet, wenn man den Vergleich mit dem ungestörten Feld, d. h. ohne
Isolierscheibe, vornimmt. Es entsteht also durch die Abstützung des Leiters gegenüber
der geerdeten Kapselung eine Minderung der Spannungsfestigkeit, die auch bestehen
bleibt, wenn man der Abstützung die Form einer Durchführung gibt. Grundsätzlich
könnte man nämlich auch Durchführungsisolatoren zur Abstützung des Leiters verwenden,
jedoch wird der geschilderte Mangel dadurch nicht behoben und die erhebliche axiale
Länge einer Durchführung vergrößert die Abmessungen der Anlage. Dies gilt auch,
wenn eine Teilisolierung in dem bereits erwähnten Sinn angewandt wird. An der Abstützungsstelle
entsteht ein früherer Glimmeinsatz als an der ungestörten Leitung. Dieser frühere
Glimmeinsatz zieht zwar nicht sofort den Überschlag nach sich, wie bei Verwendung
blanker Phasenleiter. Da aber ein Glimmen bei Betriebsspannung bzw. im Erdschlußfall
unbedingt vermieden werden muß, wird die Dimensionierung des Abstandes zwischen
Leiter und Kapselung und damit auch die Dimensionierung der Schaltanlage selbst,
von der elektrisch ungünstigen Abstützungsstelle bestimmt.
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Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen, isolierenden Stützkörper
zur Verwendung in elektrischen Schaltanlagen mit in rohrförmigen geerdeten Behältern
gekapselten blanken bzw. teilisolierten Stromleitern. Erfindungsgemäß dient als
Isolierstoff für den Stützkörper ein Hartschaumstoff, der an seiner Oberfläche mit
einer dünnen elastischen Schicht aus einem umverschäumten Isolierstoff überzogen
ist. Man erhält auf diese Weise einen in elektrischer Hinsicht einwandfreien Stützkörper,
dessen Herstellung einfach und billig ist und der leicht zu montieren ist.
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Es ist zwar schon bekannt, zur Isolierung elektrischer Leiter Schaumstoffe
zu verwenden. So sind z. B. scheibenförmige bzw. rohrförmige Distanzhalter für ein
Hochfrequenzkabel bekannt. Sie bestehen in ihrem inneren Teil aus einem keramischen
Isolierstoff oder einem Schaumstoff. Außerdem ist aber noch eine äußere ringartige
Umhüllung vorhanden, die aus einem thermoplastischen, formfesten Vollmaterial besteht.
Diese Ausführungsform ist gewählt, weil bei aus Schaumstoff hergestellten Distanzscheiben
genaue Maße schwer einzuhalten sind. Aus diesem Grunde ist auf den aus Schaumstoff
bestehenden Distanzscheiben zusätzlich noch das thermoplastische Vollmaterial aufgebracht.
Dieses dient lediglich dazu, die Einhaltung genauer Maße zu ermöglichen, trägt aber
zur elektrischen Isolierung nichts bei. Nach der Erfindung wird dagegen als Stützkörper
ein isolierender Hartschaumstoff verwendet, der an seiner Oberfläche mit einer dünnen
elastischen Schicht aus einem umverschäumten Isolierstoff überzogen ist. Dieser
Überzug befindet sich daher nicht nur auf der Zylinderfläche des Stützkörpers, sondern
vor allem auch auf den radial gerichteten Seitenflächen des Stützkörpers. Auf diese
Weise wird die Entstehung einer unerwünschten Anhäufung
von elektrischen
Ladungsträgem auf der Oberfläche des Schaumstoffkörpers verhindert. Eine solche
Anhäufung von Ladungsträgern kann vor allem auf den radial gerichteten Flächen des
Stützkörpers eintreten. Dasselbe gilt für Kriechströme, die sich ebenfalls hauptsächlich
an den radialen Seitenflächen des Stützkörpers ausbilden können. In dieser Hinsicht
wird durch den elastischen Überzug eine wirksame Abhilfe geschaffen und die Isolierwirkung
des ganzen Stützkörpers verbessert.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Beanspruchung etwaiger
luftenthaltender Ringspalte durch den Stützkörper immer geringer wird, je näher
die Dielektrizitätskonstante des Isolierstoffes des Stützkörpers sich der Dielektrizitätskonstanten
der Luft, d. h. dem Wert 1, nähert. Durch die angegebene Ausführungsform wird dieses
Ziel erreicht.
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Damit der rohrförmige isolierende Stützkörper aus Hartschaumstoff
der hohen mechanischen Beanspruchung gewachsen ist, die in Schaltanlagen mit gedrängter
Bauweise auftreten, erhält er eine größere Längenausdehnung als sie üblicherweise
für einen gewöhnlichen, beispielsweise keramischen Isolator in Frage kommt. Die
spezifisch mechanische Belastbarkeit von Hartschaumstoff ist nicht so hoch wie bei
anderen unverschäumten Isolierstoffen. So kann z. B. der isolierende Stützkörper
nach der Erfindung als Rohr auf die Sammelschiene bzw. den Phasenleiter geschoben
werden und die gesamte Kapselung bis auf Abzweigstellen, Schraubverbindungen, Ausdehnungsstücke
usw. ausfüllen.
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Da in diesem Zusammenhang der Abführung der Stromwärmeverluste eine
gewisse Bedeutung zukommt, wird vorgeschlagen, den Stromleiter in an sich bekannter
Weise hohl auszubilden und eine Innenkühlung durch Luft oder ein flüssiges Kühlmittel
vorzunehmen, weil die Wärmeleitfähigkeit des Hartschaumstoffes schlecht ist und
eine Erhöhung dieser Wärmeleitfähigkeit nur unter einer gleichzeitigen starken Erniedrigung
der elektrischen Werte erreicht werden könnte.