DE19522867A1 - Koppelisolator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Koppelisolator gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Bei einem bekannten Koppelisolator dieser Art (DE 31 21 795 A1) ist ein an der Mantelfläche gerippter Isolierkörper vorgesehen, der an seinem kopfseitigen Ende ein eingebettetes Anschlußstück für die Verbindung mit Hoch- oder Mittelspannung führenden Bauteilen aufweist. Dieses Anschlußstück bildet zugleich eine Koppelelektrode eines kapazitiven Koppelkondensators, dessen ebenfalls in die Masse des Isolierkörpers eingebettete zweite Koppelelektrode mit Abstand axial entfernt von der ersten Koppelelektrode angeordnet ist. Von der gegenüberliegenden, am fußseitigen Ende vorgesehenen Stirnfläche aus ist in den Isolierkörper axial eine zylindrische Ausnehmung eingebracht, in welche auf einer Schaltungsplatine ein Meßverstärker eingesetzt ist, der ein Überspannungselement vorgeschaltet sein soll. Diese Schaltungsanordnung ist mittels eines federnden Stromanschlußelements mit der benachbarten Koppelelektrode mechanisch verbunden. Elektrische Anschlüsse der Meßschaltung sind durch eine als Befestigungsarmatur dienende Hohlschraube aus dem Isolator und durch eine Gehäusewand hindurchgeführt, welche die Hohlschraube durchgreift. Von Nachteil ist bei diesem Aufbau, daß die Befestigungsarmatur und die Ausleitung des kapazitiv gewonnenen Meßsignals auf der den Koppelisolator gegenüberliegenden Seite einer den Koppelisolator tragenden Wand liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Koppelisolator gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche sowohl die Befestigungsarmatur wie auch die Ausleitung für das elektrische Meßsignal im Bereich zwischen den Stirnseiten des Isolierkörpers angeordnet werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.

Bei einer Ausgestaltung eines Koppelisolators gemäß der Erfindung liegt die Ausführung für eine Meßleitung im Mantelbereich des Isolierkörpers und wird von der insbesondere als Schirmhaube ausgebildeten geerdeten Befestigungsarmatur zum hochspannungsseitigen Anschlußstück so abgedeckt, daß selbst bei einem elektrischen Überschlag keine Beeinflussung des von der Ausleitung wegführenden elektrischen Kabels eintritt. Die Befestigungsarmatur ist daher oberhalb der Ausführung am Isolierkörper abgestützt und greift glockenförmig über den zur fußseitigen Stirnseite hin weisenden Mantelabschnitt des Isolierkörpers. Gleichzeitig ist ein austauschbarer Überspannungsableiter elektrisch mit der Befestigungsarmatur verbunden, so daß bei einem unzulässigen Spannungsanstieg an der Ausleitung der Überspannungsableiter wirksam wird und die zweite Koppelelektrode und damit auch die Ableitung elektrisch praktisch an Erdpotential anschaltet, nachdem die Befestigungsarmatur zumindest im Betrieb an Erdpotential gelegt ist. Der Überspannungsableiter ist lose und zentriert mit geringem radialem Spiel in die Ausnehmung eingeschoben und liegt mit einem Anschluß mechanisch und elektrisch in Kontaktanlage mit einer benachbarten Koppelelektrode, wobei an diese Koppelelektrode auch die Ausleitung angeschlossen ist. Für die notwendige Anlagekraft dient dabei eine elektrisch leitende und mechanisch vorgespannte Druckfeder, die am zweiten Anschluß des Überspannungsableiters anliegt und sich auf einem das freie Ende der Ausnehmung verschließenden, elektrisch leitenden Stöpsel abstützt. Zur Abdichtung ist dabei zwischen den Stöpsel und die Innenwandung der vorzugsweise zylindrischen Ausnehmung ein Dichtring eingespannt, um das Eindringen von Feuchtigkeit in die Ausnehmung des Isolierkörpers zu verhindern. Damit der Stöpsel nicht durch die Druckfeder aus der Ausnehmung herausgedrückt wird, ist ein die fußseitige Stirnseite des Isolierkörpers diagonal übergreifender Stützbügel vorgesehen, der den Stöpsel untergreift und mit abgewinkelten Schenkeln in Achsrichtung einen Mantelabschnitt des Isolierkörpers übergreift, der im Durchmesser größer als der übrige Mantelabschnitt des Isolierkörpers ist. Auf die dadurch gebildete Stufe greifen die radial nach innen abgebogenen Endabschnitte der Schenkel auf. Dabei ist die Länge der Schenkel in Achsrichtung so bemessen und der dazwischenliegende Verbindungssteg axial so zum Isolierkörper hin gewölbt, daß der Verbindungssteg entgegen seiner Wölbung belastet wird, wenn die freien, nach innen abgebogenen Enden der Schenkel auf dem die Stufe bildenden Ringabsatz des Isolierkörpers aufsitzen. Der Stöpsel wird dadurch sicher gegen die Kraft der Druckfeder in der Ausnehmung gehalten. Damit die Funktion des Stützbügels bei auf eine Gerätewand aufgebautem Koppelisolator nicht gestört wird, ist der Verbindungssteg des Stützbügels in einer angepaßten Quernut in der fußseitigen Stirnfläche des Isolierkörpers versenkt angeordnet, wobei die Tiefe dieser Nut größer als die Materialstärke des Stützbügels ist und derselbe bei auf der Gerätewand aufsitzender Stirnfläche ausreichenden Abstand von der selben hat. Auf dem Ringabsatz bzw. den darauf aufsitzenden Enden des Stützbügels liegt elektrisch verbunden die mit einem zentralen Durchbruch versehene glockenförmige Befestigungsarmatur auf, die ihrerseits für den Betrieb an einer geerdeten Wand festgesetzt wird. Wenn das an die Ausleitung anzuschließende Kabel durch die den Koppelisolator tragende Wand nach außen geführt wird, ist die Befestigungsarmatur im Bereich der Ausleitung mit einer radialen Ausformung versehen, unter welcher das Kabel und ein in die Ausführung einzusetzender Stecker greift, um einen vollständigen Schutz bei Überschlägen zu gewährleisten.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Koppelisolator mit seitlicher Ausleitung und integriertem Überspannungsableiter mit aufgeschnittenem fußseitigen Ende und

Fig. 2 den Koppelisolator in einem kompletten Längsschnitt bei um ca. 90 Grad gedrehter Befestigungsarmatur.

Ein Koppelisolator weist einen Isolierkörper 1 auf, der an seinem kopfseitigen Ende 2 einen versenkt angeordneten Hoch- oder Mittelspannungsanschluß 3 aufweist, der mit einem flexiblen Litzenkabel 4 an eine spannungsführende Leitung angeschlossen werden kann. Das Anschlußstück 3 weist eine in Achsrichtung des Isolierkörpers 1 zum Kopfende 2 hin offene Einsteckbohrung 3a auf, in welche das freie Ende des Anschlußkabels 4 eingesteckt ist. Dabei sind die Enden der Litzendrähte 4a am eingesteckten Ende über eine vorbestimmte Strecke von der Isoliermantelhülle befreit und axial zurück auf den Isoliermantel des Anschlußkabels 4 gebogen. Die axiale Länge der zurückgebogenen Enden 3a ist dabei so bemessen, daß sie axial von der Innenmantelfläche der Einsteckbohrung 3a des Anschlußstücks 3 zum kopfseitigen Ende 2 hin überragt werden. Die freien Enden 3a befinden sich dadurch in einem hochspannungsmäßig abgeschirmten Raum und neigen dadurch nicht zu Spitzenentladungen. Dabei ist auch der Übergang 3b von der Innenwandung der Einsteckbohrung 3a zur Außenwand des Anschlußstücks 3 für eine günstige elektrische Feldverteilung gerundet. Im kopfseitigen Ende 2 des Isolierkörpers sitzt in einer der Einsteckbohrung 3a vorgelagerte Einführbohrung 1a eine Anschlußtülle 5, die vorzugsweise in ein in den Isolierkörper 1 eingegossenes Gewinde eingedreht ist und zur Sicherung des Anschlußkabels 4 gegen Herausziehen aus dem Anschlußstück 3 durch Klemmschluß dient. Das Anschlußstück 3 dient dabei gleichzeitig als primärer Anschluß und als Aufnahme für einen elektrischen Hochspannungskondensator 8, dessen sekundäres unteres Anschlußstück 6 mit ausreichendem axialem Abstand innerhalb des Isolierkörpers 1 zum fußseitigen Ende 7 des Isolierkörpers 1 hin versetzt ist. Zwischen den beiden Anschlußstücken 3, 6 befindet sich der hochspannungsfeste Kondensator 8 aus einem Werkstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante, um den Kapazitätswert zu erhöhen. Die Randzonen 3c, 6a der Anschlußstücke 3, 6 sind ebenfalls gerundet und laden radial nach außen aus, um die Kapazität zu vergrößern und elektrische Spitzenentladungen zu vermeiden. Das untere Anschlußstück 6 greift mit einem in der Mittelachse des Isolierkörpers verlaufenden Anschlußbolzen 9 zum fußseitigen Ende 7 hin und endet in einer achsengleichen Ausnehmung 10. Mit der freien Stirnseite des Anschlußbolzens 9 ist mittels einer durch die Ausnehmung 10 eingeführten Schraube 11 ein Kontaktblech 12 verschraubt, das wie die Anschlußstücke 3, 6 und der hochspannungsfeste Kondensator 8 in die Masse des Isolierkörpers 1 eingegossen ist. Auf dem Kopf der Schraube 11 sitzt ein Anschluß eines vorzugsweise zylindrischen Überspannungsableiters 13 auf, der lose und mit geringem radialem Spiel zentriert in die Ausnehmung 10 eingesetzt ist und mittels einer elektrisch leitenden Druckfeder 14 in elektrischer und mechanischer Kontaktanlage mit der Schraube 11 gehalten wird. Die Druckfeder 14 stützt sich auf einem Stöpsel 15 ab, der in das freie Ende der Ausnehmung 10 lösbar eingesetzt ist und zur Abdichtung einen Isolierring 16 in einer Umfangsnut trägt, der für einen zumindest feuchtigkeitsdichten Abschluß mit der Innenwandung der Ausnehmung 10 sorgt. In der Stirnseite 17 des fußseitigen Endes 7 befindet sich eine diagonal verlaufende Nut 18, in der ein Verbindungsbügel 19 eines Stützbügels liegt, der mit beidseitig abgewinkelten Schenkeln 20 entlang des Mantels des Isolierkörpers 1 bis zu einem als Stufe ausgebildeten Ringabsatz 21 reicht, wobei die freien Enden der Schenkel 20 nach innen aufeinander zu abgebogen sind und auf dem Ringabsatz 21 aufsitzen. Der Verbindungssteg 18 übergreift dabei den Stöpsel 15 und ist in diesem Bereich axial zum Stöpsel 15 hin so durchgebogen, daß bei auf dem Ringabsatz abgestützten Schenkeln 20 der Verbindungssteg 18 unter mechanischer Vorspannung am Stöpsel 15 kraftschlüssig anliegt. Zusätzlich ist noch eine Befestigungsarmatur 22 vorgesehen, die glockenförmig ausgebildet ist und eine zentrale Öffnung aufweist, die dem Querschnitt entspricht, wie ihn der Isolierkörper 1 oberhalb des Ringabsatzes 21 zum kopfseitigen Ende 2 hin aufweist und die am Ringabsatz 21 elektrisch mit den freien teilweise aufgebogenen Enden der abgewinkelten Schenkel 20 des Stützbügels verbunden ist. Die Befestigungsarmatur ragt mit ihren Mantel mit Abstand von den Schenkeln 20 zur Stirnseite 17 des fußseitigen Endes 7 hin und ist in ihrer axialen Länge so bemessen, daß der Isolierkörper 1 nach dem Befestigen der Befestigungsarmatur 22 an einer Tragwand 23 mit seiner Stirnfläche 17 in ausreichendem Maße an die Tragwand 23 unter elastischer Verformung der Befestigungsarmatur 22 für einen sicheren Stand angedrückt wird. Zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung der Befestigungsarmatur 22 mit der Tragwand 23 können an letzterer Stehschraubbolzen 24 vorgesehen sein, die radial abstehende Laschen 25 der Befestigungsarmatur 22 durchgreifen und auf die Schraubmuttern 26 aufgedreht sind.

Das Kontaktblech 12 verläuft von der Schraube 11 aus radial nach außen und innerhalb des Isolierkörpers 1 in Richtung zum fußseitigen Ende 7 hin, wo es nach nochmaligem Abknicken radial nach außen als Steckfahne 12a in eine radial von außen in den Isolierkörper 1 eingeformte Einstecköffnung 27 hineinsteht. In die Einstecköffnung 27 ist von außen ein Kabelstecker 28 eingesetzt, mittels dem ein Anschlußkabel 29 elektrisch mit der Steckfahne 12a verbunden wird. Der Kabelstecker 28 schließt dabei insbesondere feuchtigkeitsdicht mit der Wandung der Einstecköffnung 27 ab. Die Einstecköffnung 27 liegt dabei unterhalb des Ringabsatzes 21 und wird so von der Befestigungsarmatur 22 zum kopfseitigen Ende 2 hin elektrisch abgeschirmt. Ein eventueller elektrischer Überschlag vom Anschlußstück 3 zur Befestigungsarmatur 22 führt dadurch zu keiner elektrischen Beeinflussung der elektrischen Verbindung zwischen dem unteren Anschlußstück 6 und einem daran über das Kabel 29 angeschlossenen, vorzugsweise extern angeordneten Meßgerät. Die als Ausleitung für das kapazitiv gewonnene Meßsignal dienende Kontaktlasche einschließlich des Kontaktblechs 12 und der radial nach außen gerichteten Einstecköffnung erfordert somit für sich keine besondere Durchführung durch die den Koppelisolator tragende Tragwand 23. Wenn das Kabel 29 jedoch durch die Tragwand nach außen geführt werden soll, dann ist zweckmäßig die Befestigungsarmatur 22 im Bereich der Ausleitung 12, 12a, 27 mit einer radialen Ausformung 30 versehen, in welche der in die Einstecköffnung eingreifende Kabelstecker 28 mit dem daraus herausgeführten Kabel 29 hineinsteht. Im Bereich der Ausführung wird dann zweckmäßig die Durchführung für das Kabel 29 durch die Trennwand 23 vorgesehen. Bei ausreichender radialer Ausdehnung der Ausformung 30 ist ein ausreichender Schutz des Kabels 29 auch dann gegeben, wenn es radial aus der Ausformung ausgeführt wird, wie es die gestrichelte Linienführung darstellt. Es zeigt sich nämlich, daß elektrische Überschläge in der Regel nahe am Isolierkörper entlang stattfinden und radial außenliegende Bereiche nicht beeinflußt werden. Ein so aufgebauter Koppelisolator läßt sich mit einfachen Mitteln herstellen, ist leicht nachrüstbar und weist eine geringe Bauhöhe auf. Seine Montage ist durch das Zusammenwirken mit der am Mantel angreifenden, nachträglich aussetzbaren Befestigungsarmatur 22 in einfacher Weise ausführbar, wobei sein hochspannungsseitiger Anschluß über ein Anschlußkabel keine direkte, örtlich definierte Zuordnung zu dem Bauteil erfordert, an dem die zu messende Spannung abgegriffen wird. Der Koppelisolator kann dadurch leicht in beengten Schaltanlagenräumen integriert werden.

Ein besonders vorteilhafter, einfach zu realisierender Aufbau des Koppelisolators ist durch die für sich zu betrachtende Anordnung des Überspannungsableiters 13 in der fußseitigen Ausnehmung des Isolierkörpers 1 gegeben, weil der Überspannungsableiter 13 dadurch und durch die Lösbarkeit der Feder 14 wie des Stöpsels 15 ohne besonderen Aufwand eingebaut und ausgetauscht werden kann, wenn ein schwerer Überschlag stattgefunden hat.

Claims (10)

1. Koppelisolator mit einem am kopfseitigen Ende angeordneten Hoch- oder Mittelspannungsanschluß am Isolierkörper, innerhalb welchem ein Kondensator mit Anschlußstücken angeordnet ist und welcher eine zentrale, vom fußseitigen Ende ausgehende Ausnehmung aufweist, in der lösbar zumindest ein Schaltelement vorgesehen ist, das einerseits mit dem vom Hoch- oder Mittelspannanschluß gleichstrommäßig isolierten Anschlußstück verbunden und andererseits fußseitig am Erdpotential angeschlossen ist, sowie mit einer am fußseitigen Ende angeordneten, elektrisch leitenden Befestigungsarmatur und einer Ausleitung einer Leitungsverbindung aus der Ausnehmung nach außen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleitung (12, 12a, 27) im Mantel des Isolierkörpers am fußseitigen Ende (7) radial nach außen offen ist, daß die Befestigungsarmatur (22) oberhalb der Ausführung (12, 12a, 27) am Isolierkörper (1) gehalten ist, daß die Befestigungsarmatur (22) die Ausleitung (12, 12a, 27) zumindest zum kopfseitigen Ende (2) hin überdeckt und daß das Schaltelement ein Überspannungsableiter (13) ist, der elektrisch mit der Befestigungsarmatur (22) verbunden ist.

2. Koppelisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (13) mechanisch und elektrisch in Kontaktanlage an dem zugehörigen Anschlußstück (6, 9) anliegt, daß sich an gegenüberliegenden Anschluß des Überspannungsableiters (13) eine mechanisch vorgespannte, elektrisch leitende Druckfeder (14) abstützt, die andernends auf einem die Ausnehmung (10) abdeckenden elektrisch geerdeten Stöpsel (15) aufsitzt.

3. Koppelisolator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stöpsel (15) und die Innenwandung der zylindrischen Ausnehmung (10) ein Dichtring (16) eingespannt ist.

4. Koppelisolator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (1) am fußseitigen Ende (7) einen Ringabsatz (21) aufweist, auf dem die Befestigungsarmatur (22) aufsitzt.

5. Koppelisolator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am fußseitigen Ende (7) ein die fußseitige Stirnseite (17) des Isolierkörpers (1) übergreifender Stützbügel (19, 20) vorgesehen ist, der beidendig auf den Ringabsatz (21) und unter die Befestigungsarmatur (22) greift und die Ausnehmung (10) untergreift sowie elektrisch mit dem Überspannungsableiter (13) verbunden ist.

6. Koppelisolator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsarmatur (22) im Bereich der Ausleitung (12, 12a, 27) eine radiale Ausformung (30) aufweist, unter welcher ein in die Ausleitung (12, 12a, 27) einzusetzender Stecker (28) liegt.

7. Koppelisolator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Stecker (28) verbundene elektrische Leitung (29) unter der Ausformung (30) durch eine Wand (23) hindurchgeführt ist an welcher die Befestigungsarmatur (22) gehalten ist.

8. Koppelisolator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsarmatur (22) einen gabelförmigen Ansatz (31) besitzt, der den Stecker (28) teilweise übergreift und diesen gegen Herausziehen sichert.

9. Koppelisolator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Ausnehmung (10) nur geringes Übermaß gegenüber Überspannungsableiter (13) und Druckfeder (14) besitzt und diese radial zentriert.

10. Koppelisolator insbesondere nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein Überspannungsableiter (13) ist, der einerseits mit dem sekundärseitigen Anschluß des Koppelkondensators (8) und andererseits mit Erdpotential elektrisch verbunden ist.