DE2209089A1

DE2209089A1 - Elektrisches Hochspannungsgerät

Info

Publication number: DE2209089A1
Application number: DE19722209089
Authority: DE
Inventors: Alan H. Pittsburgh; Farish Owen Monroeville; Gauntz John M. Trafford; Pa. Cookson (V.St.A.)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1971-03-09
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1972-09-14
Also published as: DE2209089B2; CH542532A; US3895176A; ES400532A1; US3814879A; JPS5144750B1; AT311480B; FR2128735A1; JPS4729867A; DE2209089C3; GB1388201A; BE780342A; FR2128735B1; IT949984B; US3898408A

Description

Zusatz zu Patent _β ... .». (Anm.: P 20 53 138.8 - VPA 70/8473)

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden US-Patentanmeldung Serial-No. 122 453 vom 9°3°71 "beansprucht·

Im Hauptpatent . ._o» ... (Anm.: P 20 53 138.8 - VPA 70/8473) wird für ein elektrisches Hochspannungsgerät, insbes. einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Gehäuse, das mindestens zum Teil aus Metall besteht und Hochspannungsleiter mit einem von dem des Gehäuse .verschiedenen Potential enthält, vorgeschlagen, daß über dem metallischen Gehäuseteil ein Sieb aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist, das das gleiche Potential wie der Gehäuseteil aufweist und mit diesem einen feldfreien Hohlraum einschließt. Dieser feldfreie-Hohlraum ist deshalb vorteilhaft, weil in ihm metallische Verunreinigungen, z.B. Walzzunder, Drehspäne oder kleine schraubenförmige Bohrspäne gefangen werden, die sonst auf das elektrostatische Feld im Raum zwischen Hochspannung führenden Elektroden und dem Gehäuse ansprechen.

Die Erfindung hat eine Abwandlung des Hochspannungsgerätes nach dem Hauptpatent zum Ziel, die den gleichen Zweck des feldfreien Hohlraumes auch ohne zusätzliche metallische Teile zu erreichen gestattet, weil Metallteile unter Umständen im Hinblick auf geringe Abstände und das Ansetzen eines Lichtbogens unerwünscht sein können«

Die Erfindung besteht darin, daß die Einbauten aus Isolierstoff mit einer von der des Isoliermittel3 so verschiedenen Dielektrizitätskonstante bestehen, daß in engen Hohlräumen der Isolierstoffeinbauten keine nennenswerte Feldstärke vorhanden ist. Die Einbauten, d.h. die Isolierstoffteile, können

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den Hochspannungsleiter umgebene Sie können aber auch an der Wand des Gehäuses angeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich um gelochte oder genutete Isolierstoffrohre oder Schalen als Einbauten»

Eine andere Möglichkeit zur Verwirklichung der Erfindung ergibt sich durch mehrere nebeneinander angeordnete Isolierstoffstäbe. Die Isolierstoffstäbe schließen zwischen sich die gewünschten Hohlräume ein. Statt mehrerer nebeneinander angeordneter Stäbe kann man auch einen den Hoehspannungsleiter spiralig umgebenden Isolierstoff3tab verwenden. Wesentlich ist, daß der Stab, im Verhältnis zu dem Abmessungen im Gehäuse einen engen Hohlraum bildet, damit allein durch unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten die gewünschte FeldSchwächung eintritt.

Ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit im wesentlichen koaxial angeordneten Hochspannungs- und Niederspannungselektroden, der eine Falle zur Verhinderung von Überschlägen oder elektrischen Zusammenbrüchen zwischen den genannten Elektroden aufweist, kann verschiedene elektrische Isoliermittel, z.B. ölι Schwefelhexafluorid, Druckluft oder auch Vakuum dazu verwenden, die Hochspannungselektrode von der Niederspannungselektrode zu isolieren, die geerdet ist und den Hochspannungsleiter konzentrisch umgibt, so daß ein im wesentlichen zylindrischer Behälter geschaffen wird. Der Behälter wirkt dabei zugleich als Gefäß zur Aufnahme des Isoliermittels. In neu entwickelten gasisolierten Leistungsschaltern wird das gleiche Gas auch als löschmittel in einer Blaseinrichtung verwendet, um den Lichtbogen, der beim Ausschalten der Leistungsschalter-Schaltstücke entsteht, zu löschen. Deshalb nimmt das Isoliermittel verhältnismäßig hohe Drücke von z.B. 17,5 kg/cm² an. Bei derart hohen Drücken können Überschläge oder SpannungsZusammenbrüche durch im Ieoliermittel schwebende Partikel eingeleitet werden» die aufgeladen werden und relativ bedeutsamer sind als bei niedrige ren Drücken. Mithin ist es notwendig, solche Überschläge oder Spannungezusammenbrüche zu verhindern. In einem typischen

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schwefelhexafluoridhaltigen Isoliermittel schwingen solche Partikai, z.B. feiner Metallstaub, der sicii bei der Schaltstüekreibung ergibt, zwischen der Hoch- und Niederspannungselektrode. Wenn sich so ein Partikel auf einem Hochspannungs-Leiter befindet, nimmt es eine Ladung von der gleichen Polarität auf, die der Hochspannungs-Leiter in diesem Augenblick aufweist. Deshalb wird das Partikel im anliegenden feld vom Leiter abgehoben·

Die vollständigen Zusammenhänge der Phänomene, die zu einem Zusammenbruch führen, sind noch nicht gänzlich geklärt, aber in Übereinstimmung mit einer Theorie kann man unterstellen, daß, wenn sich ein geladenes Partikel einer entgegengesetzt geladenen Elektrode unter der Einwirkung der elektrischen Anziehung nähert, ein Zusammenbruch stattfindet, bevor das Partikel die Elektrode berührte Dieser Zusammenbruch kann als Zündungszusammenbruch (Trigatron) bezeichnet werden.» Er setzt eine Elektronenlawine oder eine Reihe größerer Lawinen in Gang, die schließlich das gesamte Dielektrikum zwischen den beiden Elektroden, die betroffen sind, überbrücken könneno Eine andere Hypothese geht von der Vorstellung aus, daß ein Partikel, der in Berührung mit einer Elektrode kommt und dort haften bleibt, eine scharfe Spitze bildete Scharfe Spitzen bilden aber bekanntlich die Stellen, wo es bei einer hohen Spannung wegen der Konzentration der Spannungsbeanspruchung oder der Ansammlung von Ladungen in einem kleinen Raum am wahrscheinlichsten zur Einleitung eines Spannungszusammenbruches kommt·

Eine Möglichkeit, dieses Problem gemäß der Erfindung zu Iö3en, ist, die Partikel am Oszillieren im zugehörigen Dielektrikum mit Hilfe einer Sperre aus Zwischenelektroden zu verhindern· Solche Sperren können zwischen der Hochspannungsund der Niederspannungselektrode in einer im wesentlichen konzentrischen Anordnung vorgesehen werden, speziell in Bereichen der höchsten elektrischen Belastungen,, Der Raum oder Bereich zwischen der Hochspannungselektrode und der Sperre

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kann dann sorgfältig gereinigt werden, um die meisten sichtbaren Partikel zu entfernen. Die dazu notwendige Anordnung umfaßt einen Hochspannungsleiter und eine konzentrische Sperre innerhalb des ebenfalls konzentrischen Niederspannungsleiters. Doch selbst dann, wenn der Raum oder Bereich zwischen Sperre und Hochspannungsleiter verhältnismäßig frei von Partikeln ist, kann die Verbesserung, die durch die Sperren erreicht wird, durch die Anbringung einer dielektrischen Falle an oder in der Nachbarschaft der Innenseite der Barriere verbessert werden. Eine ähnliche Falle kann zusätzlich in der Nähe des Hoch3pannungsleiters oder nahe dem geerdeten Leiter oder an allen dreien der obengenannten Stellen zugleich angeordnet werden. Die dielektrische Falle ist nahe an Jeder der Barriere oder dem Niederspannungsleiter angeordnet und bewirkt, daß Überschläge zwischen einem Hochspannungsleiter und einem Niederspannungsleiter vermieden werden, der ein Schaltergehäuse sein kann. Ein Isoliermaterial, z.B. Epoxydharz mit Aluminiumhydrat als Füllstoff, hat die Eigenschaft, das elektrische Potential und die Feldstärke zu wechseln, je nachdem, wo der Körper aus so einem Material angeordnet wird. Eine Falle der erfindungegemäßen Art besteht vorzugsweise aus solch einem Isoliermaterial mit einer relativ hohen Permittivitat« Die Falle kann jede gewünschte Form haben, vorzugsweise eine solche, daß aus der Einwirkung der Schwerkraft auf die Partikel Nutzen gezogen werden kann. Sie sollte daher in der Nähe der untersten Elektrode im zu schützenden Raum angeordnet sein<> Die Falle umfaßt vorzugsweise Ausnehmungen oder Löcher, wo das elektrische Feld in der Nähe der Löcher oder Ausnehmungen schwach ist. Infolgedessen können als Partikel, gleichgültig ob sie aus Metall oder Isolierstoff bestehen, die sich der Barriere oder der Hiederspannungselektrode nähern, durch die Falle passieren, die andere Elektrode berühren, ihre Ladung annehmen und dann in der Nähe der Falle bleiben, weil die Schwerkraftwirkung nicht durch das geschwächte elektrische Feld überwunden werden kann«. Diese Y/irkung ist besonders wünschenswert, weil, je größer ein Partikel ist,

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um so größer die Wahrscheinlichkeit ist, daß es Lichtbogenbildung oder einen Spannungszusamraenbruch verursacht, während gleichzeitig das größere Partikel leichter gefangen wird, weil e3 schwerer ist und die Wirkung der Schwerkraft» die es gefangen zu halten sucht, ebenfalls größer i3to Eine ähnliche Falle kann in der Nähe der Hochspannungselektrode angeordnet sein und eine ähnliche Wirkung ausüben« Die Hochspannungselektrode kann Nuten oder Vorsprünge auf der Innenseite der Falle aufweisen, die rückwandernde Partikel auffangen, die im Null-Feldbereich der Falle angesogen worden sind und unter der Wirkung der Schwerkraft aus der Falle zu fallen versuchen. Diese gefangenen Partikel verbleiben in der . Falle in der gleichen Weise wie die Partikel, die in der Nähe des Niederspannungsleiters gefangen wurde·

KurzeBezeichnung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Durchschlagskennlinie für Schwefelhexafluorid ·

Fig. 2 einen Satz Kondensatorplatten mit einem dazwischen liegenden Partikel₀

Fig. 3 zeigt einen Satz Kondensatorplatten mit einem dazwir sehen liegenden Partikel..

Fig. 4 zeigt einen Satz Kondensatorplatten mit dazwischen angeordneten Partikeln und elektrischen Feldlinien»

Fig. 5 zeigt einen Satz Kondensatorplatten mit einer aus Metall bestehenden gitterähnlichen Falle.

Fig. 6 zeigt einen Satz Kondensatorplatten mit einem dazwischen liegenden elektrischen Leiter_o

Fig. 7 zeigt einen Satz Kondensatorplatten mit zwei dazwischen liegenden Leitern, die einen Teil einer Falle bildenο

Fig. 8 zeigt eine Ausführung eines Metallgitters, das als Falle in einem Leistungsschalter dient·

Fig. 9 zeigt einen Satz Kondensatorplatten mit einem dazwischen liegenden dielektrischen Körper»

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Fig. 10 zeigt einen Satz Kondensatorplatten mit zwei zusammenwirkenden dielektrischen Einbauten, die einen Teil einer Falle bilden·

Fig. 11 zeigt einen Satz Kondensatorplatten mit einer dazwischen liegenden Falle aus Isolierstoff mit Ausnehmungen.

Figo 12 zeigt ein koaxiales Leitersystem mit dazwischen liegenden Sperren.

Figo 13 zeigt ein koaxiales leitersystem ähnlich dem der Fig. 12 mit vier radial verlaufenden Fallen·

Fig. 14 zeigt einen Leistungsschalter, in dem eine erste Ausführungsform der Erfindung angeordnet istβ

Fig. 15 zeigt ein aus zwei Elementen bestehendes axiales Leitercystem mit einer Falle.

Fig. 16 zeigt ein aus zwei Elementen bestehendes koaxiales Leitersys torn mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung»

Fig. 17 zeigt ein aus zwei Elementen bestehendes koaxiales Leitersystem mit einer dritten Ausführungsform einer Falle.

Fig. 18 zeigt ein aus drei Elementen angeordnetes Leitersystem mit einer Sperre für Partikel.

Fig. 19 zeigt ein aus drei Elementen bestehendes koaxiales Leitersystem mit einer zweiten Ausführungsform einer Sperre, die als Partikelfalle benutzt werden soll·

Fig. 20 zeigt ein dreielementiges Koaxialsystem mit einer dritten Ausführungsform einer Sperre.

Fig. 21 zeigt eine Seitenansicht eines aus zwei Elementen bestehenden koaxialen Leitersystems mit einer vierten Ausführungsform einer Falle.

Fig. 22 zeigt ein aus zwei Elementen bestehendes Leitersystem mit einer Ausführungsform einer Falle für die Hochspannungselektrode.

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Fig· 23 zeigt ein. aus drei Elementen bestehendes Leitersystem mit einer vierten Ausführungsform einer Sperre.

Pig. 24 zeigt ein aus zwei Elementen bestehendes koaxiales Leitersystem mit einer zweiten Ausführungsform einer Hochspannungselektrodenfalleο

Pig. 25 zeigt ein aus zwei Elementen bestehendes koaxiales Leitersystem mit einer dritten Ausführungsform einer Hochspannungselektrodenfalle ο

Pigo 26 zeigt ein aus awei Elementen bestehendes koaxiales Leitersystem mit einer vierten Ausführungsform einer Hochspannungselektrodenfalle_e

Pig. 27 zeigt ein aus zwei Elementen bestehendes koaxiales Leitersystem mit einer fünften Ausführungsform einer Hochspannungselektrodenfalle _o

Pig. 28 zeigt ein aus zwei Elementen bestehendes koaxiales Leitersystem mit einer sechsten Ausführung8form einer Hochspannungselektrodenfalle·

Pig. 29 zeigt in einer Seitenansicht zum Teil im Schnitt eine erste praktische Ausführungsform der Erfindung.

Pig. 30 zeigt einen Teilschnitt der genannten Ausführungsform der Erfindung in Richtung der Pfeile XXX-X]OC, in Pig. 29 gesehen.

Pigo 31 zeigt einen Träger zur Verwendung bei der Ausführungsform der Erfindung nach Pigo 29ο

Pig. 32 zeigt einen zweiten Träger zur Verwendung bei der Ausführungsform der Erfindung nach Pigo 29ο

Beschreibung der bevorzugten Ausführun^sform

In der Pig. 1 ist für eine Schwefelhexafluorid-Isolation . " die Durchschlagskennlinie 40 aufgezeichnet, wobei die Y/echseldurchschlagsspannung, in Kilovolt Effektivwert gemessen, auf der Ordinate 42 und der Druck in Atmosphären auf der Abszisse 44 aufgetragen ist. Die Kurve 46 zeigt die Durchschlags-

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charakteristik zwischen zwei Elektroden für Schwefelhexafluoridgas mit überhaupt keinen Partikeln; dagegen zeigt die Kurve 48 die Durchschlagsspannung zwischen den gleichen zwei Elektroden für Schwefelhexafluorid, daa Partikel von einer Länge von 1,2 mm und einem Durchmesser von 0,1 mm enthält ο Wie aus der Darstellung 40 hervorgeht, wird Schwefelhexafluorid mit Partikeln bei verhältnismäßig viel geringerer Spannung als das gleiche Gas ohne Partikel durchschlagen Ein verbesserter leistungsschalter nach dem Hauptpatent (Ana. P 20 53 138.8 - VPA 70/8473) weist einen Druck von etwa 16 Atmosphären auf. Bei diesem Druck wirkt das Schwefelhexafluorid nicht nur als Isoliermittel zwischen den spannungsführenden Komponenten des Schalters, sondern auch in einer Blaseinrichtung als Hilfsmittel zur Löschung des Lichtbogens, der beim Ausschalten des Schalters zur Unterbrechung eines stromführenden Stromkreises entsteht« Wenn das Schwefelhexafluorid praktisch partikelfrei ist, was selten der Fall ist, dann ist die überöchlagsspannung eines Leistungsschalters etv/a 100 Kilovolt bei 16 Atmosphären Gasdrucko In der Zeichnung ist das als Punkt 54 der Kurve der Durchschlagskennlinie 40 angedeutet. Der Schalter soll jedoch bei dem genannten Druck einer Spannung von etwa 230 kVA oder mehr gewachsen sein«. Mithin ergibt verunreinigtes Schwefelhexafluorid bei einem Druck von 16 Atmosphären keine angemessene elektrische Isolierung.

Der Grund dafür, daß unter Druck stehendes Schwefelhexafluoridisoliermittel mit verunreinigenden Partikeln nicht zureichend isoliert, kann unter Bezug auf die Figo 2 und 3 verstanden werden. In Fig. 2 i3t eine Kondensatoranordnung mit parallelen Platten gezeigt, wobei eine Hochspannungsplatte 62 und eine Niederspannungsplatte 64 zu sehen iat„ Zwischen den Platten 62 und 64 befindet 3ich ein Partikel 68<> Partikel 68 kann isolierend oder metallisch sein» In anderen Worten, es kann aus Isolierstoff oder elektrisch leitendem Material bestehen. In Fig. 2 ist Partikel 68 in einer Stellung in der Nähe der Platte 62 gezeichnet, wobei angenommen

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ist, daß eine kleine elektrische Entladung zwischen den Partikeln 68 und dem Leiter 62 stattfinden kann« .Die Entladung 70 kann eine Lawinenentladung 72 verursachen, die sich vom Partikel 68 zur negativen Platte 64 fortsetzt, so daß ein vollständiger elektrischer Zusammenbruch zwischen den Platten 62 und 64 verursacht wirdo Dies zeigt den "Trigatron"-Effekt.

Eine zweite Theorie wird graphisch anhand der Pig, 3 erläutert, in der eine ähnliche Kondensator anordnung mit ρ ar alle-» len Platten 60A gezeichnet ist, die eine positive Platte 62A und eine negative 64A aufweist. Ein ähnliches Partikel 68A ist an der Platte 62A haftend oder angrenzend gezeichnete Es wird angenommen, daß in diesem Palle der Vorsprung, der vom Partikel 68A in bezug auf die Platte 62A gebildet wird, als Spitze wirkt, an der sich eine relativ hohe Konzentration der Spannungsbeanspruchung ausbildet und von wo aus ein SpannungsZusammenbruch leicht auftreten kann, der durch die Zackenlinie 72A angedeutet ist«. Unabhängig von der Theorie, die den beschriebenen Spannungszusammenbrüchen zugrunde liegt, ist es klar, daß die Ansammlung von Partikeln 68 oder 68A, wie sie in den Figo 2 und 3 gezeichnet sind, eine bezeichnende Ursache elektrischer Zusammenbrüche zwischen Leitern verschiedenen Potentials sein kann.

In Figo 4 ist eine andere Kondensatoranordnung 61 mit parallelen Platten gezeigt, in der der Kondensator 61 eine positiv geladene, leitende Platte 62B und eine leitende Platte 64B mit negativer Ladung aufweist. Zwischen den Platten 62B und 64B ist eine Mehrzahl von Partikeln 68B, 680 und 68D vorhanden. Einige Partikel, wie die Partikel 68B, haben keine Ladung und wandern deshalb bindungslos im Isoliermittel 67 umherο Andere Partikel, wie z.B. Partikel 68D, haben eine negative Ladung und werden deshalb zur positiv geladenen Platte 62B genommen, während eine dritte Sorte Partikel, z.Bo Partikel 680, eine positive Ladung aufweist und deshalb von der negativ geladenen Platte 64B angezogen wird. Die geladenen Partikel werden unter der Einwirkung des elektrischen

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Felde3 74 zwischen don Platten 62B und 64B beschleunigt« Wie anhand der Pig. 2 und 3 erläutert wurde, kann dao Wandern der geladenen Partikel 68G und 68D in Flg. 4 beim Erreichen der Platten entgegengesetzter Polaritäten durch den Trigatron-Sffekt oder den Effekt anstoßender, elektrisch leitender Spitzen einen Zusammenbruch dos Dielektrikums zwischen den Platten 62B und 64B verursachen. Dadurch int selbfrtverotändlich die Möglichkeit nicht ausgeschlossen, daß die Partikel 62B und 64B «u den jeweiligen Platten entgegengesetzter Polarität 68D wandern und sich dort nur entladen, ohne daß e3 zu einem Zusammenbruch κνά-schen den Platten kommt. In diesem Falle nehmen die Partikel 68D und 68G lediglich die Ladung der Platten 62B und 64B an, zu denen sie gewandert 3ind, Dann beginnen 3iü in Richtung der entgegengesetzt geladenen Platten 64B b/.v/o 62B zurückzuwandern. Diese« Phänomen kann sich möglicherweise unbegrenzt fortsetzen, bis gelegentlich ein Zusammenbruch in der gasförmigen Isolierung verursacht wird, wie vorstehend erörtert worden ist.

Unter Bezug auf Fig. 5 wird eine vorgeschlagene Methode zur Verhinderung von Spannungszusammenbrüchen beschrieben, die auf die Wanderung geladener Partikel, wie z.B. 68DT und 68GT, in einer Kondensatoranordnung 63 zurückgehen, die aus zwei entgegengesetzt geladenen Elektroden 620 und 640 und einem Metallgitter 76 besteht, da3 geerdet oder mit der einen Elektrode 640 durch einen Leiter 78 verbunden isto Die elektrischen Feldlinien 74A erstrecken sich in diesem Fall nur bis zum Metallgitter 76, das das gleiche Potential wie die Platte 640 aufweist. Infolgedessen kann ein Partikel 69_} da3 durch das Gitter 76 gelangt ist, sich nur einem Null-Feld oder feldfreien Bereich 80 befinden, in dem keine Beschleunigungskräfte vorhanden sind, die eine Wanderung dea Partikels 69 zu entgegengesetzt geladenen Elektroden 620 veranlassen.

In den Pig. 6 und 7 ist gezeigt, warum das Metallgitter 76

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als Par-tile elf alle wirkt. Dabei zeigt die Figo 6 im besonderen eine Kondensatoranordnung 81 mit parallelen Platten ähnlich, wie die vorher beschriebenen mit einer positiven Platte und eiiior negativen Platte 04. Die Platte 84 lcann geerdet sein. Eine Erdung iat aber nicht in allen Fällen erforderlich, fiv/iüchen den Platten 82 und 84 ist Gin metallic:eher, elektrisch leitender Körper 86, der elektrisch durch den Leiter 88 mit der negativen oder geerdeten Platte 84 verbunden ißt. Da die Platte 84 und dcx* Körper 86 leitcad verbunden sind, haben sie' beide praktisch das gleiche elektrische Potential. Elektrisch leitende Körper haben kein elektrisches TeId innerhalb ihrer Oberfläche_o Alle elektrischen Feldlinien iiiüßaon auf der Oberfläche der Körper rechtuinkelig au dieser enden. Eine Betrachtung der Fig. 6 r,eigt zwei 6ruppi;n von Feldlinien. Die im wesentlichen horizontal orientierten Linien 98 bis 104 sind die Darstellung von ÄquipotentiallinieUo Die im wesentlichen vertikal verlaufenden Linien 91 und 92 aeigen Feldlinien, die weitgehend geradlinig und senkrecht au den beiden parallelen Platten und 84 verlaufen. In der Mitte des Raumes zwischen den Leitern 82 und 84 in der Nähe des Körpers 86 ist eine weitere Feldlinie 96 vorhanden, die ebenfalls geradlinig zwischen der Platte 82 und dem Körper 86 verläuft. Zwischen diesen beiden Extremen von Feldlinien v/erden alle anderen Feldlinien durch die Anwesenheit des Körpers 86 berührte Die resultierenden Feldlinien 92 bis 94 sind sowohl rechts wie links dea Körpers 86 verformt, so daß sie zum Teil auf dem Körper und zum Teil auf der Platte 84 enden= Yiie zu sehen ist, ist das elektrische Feld zum Körper 86 hin verformt. Es erstreckt sich aber trotzdem zugleich auf die Platte 84 hin.

Das elektrische Potential an irgendeinem Punkt der Kondensatoranordnung 81 ist durch die Feldverteilung wie in jedem gegebenen elektrischen Syαtem bestimmt. Wie aus Figo 6 ersichtlich iat, sind die Äquipotentiallinien 98, 100, 102 und 104 entsprechend den vorher besprochenen mathematischen

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Gegebenheiten elektrischer Folder verformt und verbogen. Die Äquipotentiallinien bilden Punkte gleichen Potentials in der Kondensatoranordnung 81» Dabei verläuft die Kurve 104j wie zu sehen ist, um den elektrisch leitenden Körper 86 heimm. Sie deutet einen feldfreien Bereich 106 unterhalb des Körpers 86 an. Dieser feldfreie Raum 106 wird durch die Abwesenheit bedeutsamer Feldßtärkengradienten in diesem Raum verursacht, weil die Feldlinien aber zu den Äquipotentialflächen des Gitterkörper3 86 hin verlaufen als zur negativen Platte 84 des Kondensators selbst.

In Fig. 7 ist eine ähnliche Parallelplatten-Kordencatorcnordnung 81A mit einer positiven Platte 82Λ und einer negativen Platte 84A gezeichnete In diesem Fall sind jedoch zwei elektrisch leitende Körper oder Gitter oder Drähte 86B und 86A mit der Platte 84A durch Leiterstücke 88A und 88B verbundene Außerdem sind Feldlinien, wie 9IA zwischen den verschiedenen metallischen oder elektrisch leitenden Teilen 86B und 86A dargestellt, die vorstehend beschrieben wurden. Andere elektrische Feldlinien, z.B. die Linie 96AL und die Linio 96AR verlaufen zwischen der Platte 92A und den Gitterteilen 86A . und 86B. Noch andere elektrische Feldlinien, wie die Feldlinien 92AR und 92AL, sind in der vorher beschriebenen V/eise abgelenkt. Yfie zuvor sind auch Äquipotentiallinien oder Flächen durch die Linie 102A dargestellt, die die elektrischen Feldlinien schneiden. Eine Äquipotentiallinie 98A in der Nähe der Platte 82A verläuft relativ unverformt durch die Anwesenheit der metallischen Leiter 86B und 86Λ innerhalb des Kondensatorsystems 81Λ. Andere Äquipotentiallinien dagegen, z.B. die Linien 104A und 102A, sind durch die Leiter 86Λ und 86B im System 81Λ verformt.

Wie ebenfalls in der Figo 7 gezeigt ist, schweben zwei Partikel, ein positiv geladenes Partikel 108 und ein negativ geladenes Partikel 110 in einem Isoliermittel, z.B. Schwefel*- hexafluorid^as, so daß sie sich zwischen den Kondensator 82A und 84A frei bewegen können. Partikel 108, das von der

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positiven Platte O2A positiv geladen ist, folgt der FeIdlinie 93A zum Gitterteil 86B, v/o es sich entlädt und eine negative Ladung vom Gritterteil 86B aufnimmt. Mit dieser wandert es wiederum zur positiven Plat be 82A. DaB negativ geladene Partikel 110 hat dagegen, wie gezeichnet, die beiden Gitterteile 86A und 86B verfehlt. Es ist der Poldlinie 92AR zur negativ geladenen Platte 84-A gefolgt. Wie zu sehen ist, ergibt sich ein Bereich relativ niedriger Potentialgradienten zwischen den Äquipotentiallinion 104A und 105A, was aus dem relativ weiten Abstand zwischen ihnen hervorgeht. Infolgedessen sind auch die Beschleunigungskräfte, die ver~ suchen, Partikel 110 zum Leiter 82A zu bewegen, relativ klein. Außerdem ist die fläche oder der Bereich 106 unter den Lclfcerteilen 86A, 86B fast vollständig feldfrei, daß die Feldlinien, wie z.B. 96AR, nicht bis au der PIaUe 84A gelangen können. Mithin ist Partikel 110 im Bereich 106A im wesentlichen unbeweglich gemachte Es wird daran gehindert, zur Elektrodenplatte 82A zu wandern<> Statistisch i3t es wahrscheinlich, daß alle Partikel in einem System, wie es in Pig. 7 dargestellt ist, im Laufe der Zeit unterhalb der Gitterteile 86A und 86B eingefangen v/erden, so daß schließlich keine Partikel zwischen den Platten 82A und 84A des Kondensators 81A wandern können.

Wie zu sehen ist, kann ein mit Partikeln verseuchtes Isoliermittel, wie Schwefelhexafluorid, durch die beschriebenen Vorgänge langsam gereinigt werden. Die Durchschlagsspannung de3 Ga3e3 verbessert sich allmählich entsprechend der Kennlinie in Fig. 1. Infolgedessen kann ein Hochdruckgas, wie Schwefelhexafluorid, mit einem Druck von etwa 10 Atmosphären auch dann, wenn es ursprünglich verunreinigt war, sowohl für die Löschung des Lichtbogens als auch als Isoliermittel eingesetzt werden, sofern eine Falle, wie sie in Fig. 7 vorhanden ist, um die Durchschlagseigenschaften des Isoliergases zu verbessern.

Die Kondensatorsysterne in den Figo 2 bis 7 umfassen jeweils

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zwei parallele Platten. Solche Kondensatoraysteme bilden einen Bestandteil einet) Leistungsschalter« 112, wie in Figo gezeigt into Der Leistungsschalter 112 umfaßt danach eine Hochapannungselektrodc 82B, die im wesentlichen «ylindriuoh ausgebildet ist, sowie einen Niederapannunga- oder geerdeten Außenbehälter 84B, der ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist. Zwischen den Elektroden 82B und 84B ist ein fJchirm 76A vorgesehen, der Abschnitte entsprechend den Gitterbereichen 86Λ und 86B der Fig. 7 bildet. Bio Konstruktion stellt eine Falle 8OA dar, die von den Gitterboroichen 76A und dem elektrisch leitenden, geerdeten Behälter 84-B umschlossen ist. In diesem Raum werden die Partikel oingefangen. Ein Isoliergas, z.B, Schwefelhexafluorid, ist zwischen den Elektroden 82B und dem Gehäuse 84B als I3oliermittel vorhanden«

In Fig. 9 ist ein Kondensatorsystern 114 mit parallelen Platten gezeigt, da3 ähnlich wie die Systeme in den Figo 2 bis 7 ausgebildet i3t. Das Kondensatorsystem 114 umfaßt eine positive Elektrode 116 und eine negative Elektrode 118o Zwischen diesen Elektroden ist ein Isolierstoffteil 120 als Gitter vorgesehen,, Elektrische Feldlinien sind in Fig. 9 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, sondern nur die Schnittlinien von Äquipotentialflächen, die ala Äquipotentiallinien 122, 124, 126, 128, 130 und 131 angedeutet sind. Wie vorher beschrieben, haben metallische, elektrisch leitende Körper normalerweise keine Äquipotentiallinien in ihrem Inneren, und ihre gesamte Oberfläche besitzt praktisch daa gleiche elektrische Potential» Dies gilt aber nicht für dielektrische Körper und, wie durch die Aquipotentiallinien 128, 130 und 131 angedeutet ist, können innerhalb eines Dielektrikums durchaus Potentialdifferenzen vorhanden sein. · Die Permittivität eines Dielektrikums hat jedoch die Neigung, die Äquipotentiallinien, die durch ein Dielektrikum verlaufen, zu beugen oder zu brechen<> Infolgedessen verursacht die Anwesenheit eines Dielektrikuraa 120 im Kondensator 114, daß die

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Äquipotentiallinien sich zu im wesentlichen "bogenförmigen Teilen oder Wollen verformen, v.'ie "bei 124A in Bereich der Äquipotentiallinie 124 und durch den Kurventeil 126A dor Äquipotentiallinia 126 angedeutet let, der sich gegen die Platte HG vorbeugt. Infolgedessen ist der Bereich in dor li'Xhe dec Körpern 132 näherimgsweise mit den im wesentlichen feldfreien Bereichen 106A zu vergleichen_o Je höher die Permittivität des Dielektrikums 120 ist, um so größer ist die Verformung der Äquipotentiallinien 122, 124, 126, 128 und 130, und um so schwächer ist daß elektrische Feld im Querschnitt 132.

Ein Kondensator 1113, wie er in Mg₀ 10 dargestellt ist, umfaßt eine positive Platte 118 und av/ei dielektrische Körper 12OAL und 120AR zwischen den Elektroden 116A und 118A, Die dielektrischen Körper 120Al und 120AR bilden ausamnen einen Abschnitt einer Partikelfalle. Wie in Figo 10 zsu sehen int, sind die Äquipotentiallinien 122B und 124B relativ unverformt, während die Äquipotentiallinien 126A und 128A weitgehend durch die Anwesenheit der Elektrika 3.20.1Tj und 120AR im elektrischen PeId 115 verformt werdenο Infolgedessen kann ein Partikel 134, das sich zwischen den dielektrischen Körpern 120AL und 120AR bewegt, nach seiner Entladung zur Elektrode USA hin einen relativ feldfreien Bereich 135 vorfinden, in dem Beschleunigungskräfte, die durch ein elektrisches Feld verursacht werden, nicht mehr in so wesentlichem Maße vorhanden sind, daß sie das Partikel 134 zu einer Wanderung oder Schwiugungsbewegung gegenüber der Elektrode 116A veranlassen könnten.

Eine Falle für Partikel kann demnach auch mit Isolierstofftoilon hoher Permittivität hergestellt werden, die in geeigneten Abständen angeordnet sind, so daß beladene Partikel in den Zwischenraum oder die Öffnungen der Falle gelangen können, wo die Rückkehr dieser Partikel verhindert wird, wenn sie sich einmal an der zugehörigen Elektrode entladen haben. Es ist festzuhalten, daß ein Partikel, wie a.B. Partikel 134,

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aus elektrisch leitendem Material, z.Bo Stahl, bestehen kann oder aus Isoliermaterial oder auch aus einem halbleitenden Material. Unabhängig von dieser seiner Zusammensetzung kann Partikel 134 eine Ladung aufnehmen und auch gefangen werden.

In Pig. 11 ist eine andere Ausführunga.form der Erfindung dargestellt, nach, der eine Partikelfalle au3 Isolierstoff hergestellt wird. In diesem Falle umfaßt eine Kondensatoranordnung 103 eine positive Elektrode 184, eine negative Elektrode 186 und ein an der Oberfläche wellenförmiges oder mit Ausnehmungen versehenes Dielektrikum 188, in dem mehrere abwechselnde Täler oder Vertiefungen 185 und Berge oder Erhöhungen 187 vorhanden sind„ Die Äquipotentiallinienl90, 192 und 194 haben in der Nähe der Spitzen 187 einen größeren Abstand als in der Nähe der Täler oder Vertiefungen 185, so dai3 ein Bereich 135D in der Nähe der Täler 185 entsteht, der nur geringe Feldstärken aufweint. Mithin werden alle anwesenden geladenen Teile, die in Richtung der Elektrode 186 wandern, in diesen Bereichen 135D niedriger Feldstärken in den Vertiefungen 185 eingefangen und dort festgehaltene

Fig. 12 zeigt ein koaxiales Leitersystem 137, da3 eine Ilochspannungselektrode 138 und eine Niederapannungsolektrode 142 umfaßt. Die lliederspannungselektrode 142 bildet einen Behälter für unter hohem Druck stellendes Schwofelhexafluoridisoliergas I46. Zwischen den Elektroden 142 und 138 ist eine Sperre 140 angeordnet, die ebenfalls als Behälter für Schwefelhexafluorid 148 dient. In Fig. 12 i-t die Elektrode 138 die Hochspannungselektrode und die Elektrode 142 die Niederspannungselektrode. Partikel, die im Gas vorhanden sind, versuchen zwischen den Elektroden 138 und 142 hin- und herzuschwingen. Solche Partikel werden nur durch die Sperre gestoppt. Es ist festzuhalten, daß die Sperre 14 0 entweder aus Isolierstoff oder aus Metall bestellen kann, je nachdem, '":>'ohe besondere Art eine3 Koaxialsystems vorliegt.

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Pig. 13 zeigt ein koaxiale? System 137 ähnlich, dem in Pig. 12, das eine Hoch3pannungselektrode 138&, eine Sperre 14-OA aus Isolierstoff, also elektrisch nichtleitendem Material oder aus Metall und eine Hiederspaiinungselektrode 142A umfaßt und Schwefelhexafluorid im Isolierbereich 146A und 148A zwischen der Sperre und den Elektroden aufweist_o Das System 137A kann mehrere dielektrische oder metallische Partikelfallen 152 aufweisen, die im wesentlichen zylindrisch geformt sind* Die Pallen können der Hochspannung«elektrode 138A zugeordnet sein, wo die Partikel in Bereichen 1350 festgehalten werden. Das System 137A kann ferner zusätzlich" oder unabhängig davon eine ähnliche !Falle 150A aus Isolierstoff oder unter Verwendung von Metall mit öffnungen oder Zwischenräumen 135A in der ITähe des Innendurchmessers der Sperre 140A aufweisen, 30 daß sich ein Bereich niedriger Feldstärken ergibt und Partikel eingefangen v/erden. Ferner · kann zusätzlich oder für sich allein eine ähnliche Falle 150B um den äußeren Umfang der Sperre 140 gelegt werden, in der sich ein elektrisches Feld geringer Feldstärke einstellt und Partikel gefangen werden können. Schließlich kann das System 137A für sich oder in Kombination mit anderen FaI- len eine Partikelfalle aufweisen, die aus mehreren elektrisch isolierenden Stangen 148 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt besteht. Die Stangen sind dicht an der Innenfläche der Elektrode 142A angeordnet, wo Partikel zwischen den benachbarten Fallen 148 in den Bereichen 135 zu fangen sind.

In Fig. 14 ist ein Schalter 158 zu sehen, bei dem die technischen Lehren der Erfindung verwirklicht sind» Der Schalter umfaßt zv/ei mit Hilfe von Isolierstoff gebildete Schaltkammern 170 und 172, von denen jede Mittel zum Ziehen und Unterbrechen eines Lichtbogens aufweisen kann· An den unteren Enden der Abschnitte 170 und 172 sind Zwischenflansche 164R und 164L angeordnet. Anschlußstellen 178 sind an der Oberseite des Bereiches 170 vorgesehen, um den Leistungsschalter 158 in einen äußeren Stromkreis einzuschließen, der bei

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180 angedeutet ist. Entsprechende Anschlußmi fcte.l 174 aind auf der Oberseite des Abschnittes 172 zum Anschluß detJ Leistungaschaltei'S in einem äußeren Netz 182 angebrachte Zwischen den Abschnitten 172 und 170 ist ein im wesentlichen C- oder U-förmiges koaxiales Leitergewinde 165 vorgesehen. Das Koaxialsystem 165 umfaßt einen zentriachcn elektrischen Leiter 167 und einen als Behälter dienenden Außenleiter 166» Das Ko axial sys tem 165 iot an die Loiütungssohalterabfjchnitte im Bereich der Zwischenflansche 164R angeochlonoen und enthält eine Falle 168R₀ Der andere Anschluß ist bei 164Ii vorgesehen, der der Platte 168L gegenüberliegt.» Ein Gasbehälter 162 mit Schwefelhexafluorid wird mit einer Leitung 162 angeschlossen, so daß Isoliergas in den Schalter mit den Bereichen 165, 170 und 172 fließen kann» Dan Isoliergas ist normalerweise im Bereich 169 des Abschnittes 165 enthalten» Es wird bei einem relativ hohen Druck von z.Bo 16 Atmosphären gehalten, so daß C3 sowohl als Isoliermittel als auch ala Löschmittel in den Schalterab3chnitten 170 und 172 wirken kann. Im Schalter sind unter Verwendung von Isolierstoff hergestellte Fallen zwischen Elektroden verschiedenen Potentials angeordnet, um frei schwingende Partikel zwischen den Elektroden einzufangen und unbeweglich zu machen und allmählich eine partikelfreie (Sasatmosphäre zwischen den Elektroden zu schaffen. Dieses Prinzip ist jedoch nicht auf Leistungsschalter beschränkt. Das Isoliermittel kann ein ffas sein, wie da3 erwähnte Schwefelhexafluorid oder auch ein Isolieröl, das ebenfalls in Lei3tungs3chaltern verwendet wird. Ferner kann das Isoliermittel eine Vakuumatmosphäre sein. Alle Partikel, die frei und unbegrenzt im Isoliermittel wandern, werden gelegentlich durch die verschiedenen Fallen gemäß der Erfindung eingefangen ₀

Eine andere Ausführungsfonn der Erfindung ist in Figo 15 dargestellt, bei der zwei koaxiale,elektrisch leitende Teile als Hochcpannungcelektrode 204 und ITiedercprnnungs- oder Erdelektrode 202 zylindrisch angeordnet sind«, Die Elektrode dient gleichzeitig zwei Zwecken bei dieser und den folgenden

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Ausführungsformen, weil sie einen Behälter für das partikelhaltige Isoliermittel darstellt, daa zum Hochspannung^-- system gehört. Das koaxiale Syatom 200 umfaßt eine hohle, im woπentliehen zylindrische Partikelfalle aus Isolierstoff 206 mit mehreren mit Abstand angeordneten Löchern oder Vertiefungen 208 an ihrem Umfang und längs seiner Längsachse. Die Partikelfalle 206 ist im Innern und in direkter Nachbarschaft der Elektrode 202 angeordnet. Sie erstreckt sioli um den Innenumfang der Elektrode 202. Bein Betrieb des Systoma 200 werden alle frei v/ändernden Teilchen (nicht dargestellt) in den Löchern 208 des IsolierfJtoffkörpera 206 aus den vorstehend erörterten (!runden gefangen und festgehalten.

Ein aus zwei Elementen bestehendes koaxiales System 21O₁ ähnlich dem System 200,ist in Fig. 16 dargestellte Es besitzt eine Hochspannungselektrode 204 und eine kombinierte Hiedcrspannungselektrode 202. Im System sind Isolierstoff« stangen im wesentlichen parallel zu den Elektroden 202 und 204 in der Bähe der als Behälter wirkenden Elektrode 202 und im Zwischenraum zwischen den Elektroden 204 und 202 längs angeordnet. Vorhandene Partikel werden in dem relativ füldfreien Bereich 215 zwischen benachbarten "Isolierstoff stangen 212 gefangene

Pig. 17 zeigt eine koaxiale Anordnung elektrischer Leiter mit einer positiven oder Hochspannungselektrode 204? einer negativen oder niederspannung^- bzw. Erdelektrode 202₀ Das System umfaßt eine hohle zylindrische wellenförmige Falle 216, die Ausnehmungen aufweisen kann. Die Falle besitzt mehrere abwechselnde VorSprünge 220 und Vertiefungen 218 und verschiedene, in axialer Richtung mit Abstand voneinander angeordnete Löcher oder freie Zwischenräume 222 in den Vertiefungen 218, so daß alle vorhandenen Partikel in ähnlicher Yfeioe, wie im Zusammenhang mit den Fig. 11 bis 15 beschrieben, gefangen werden können.

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Fig. 18 zeigt noch eine Ausführungsform der Erfindung in einem elektrisch leitenden System mit drei koaxialen Elementen. Zu diesen zählen eine Hochspannungselektrode 204 und eine als Behälter dienende Niederspannungselektrode 202 sowie eine zwischen diesen angeordnete Sperre 205» die aus Isolierstoff bestehen kann. Mehrere mit Abstand angeordnete Isolierstoffstangen oder metallische, elektrisch leitende Stangen 226 verlaufen, wie zu sehen ist, in Längsrichtung und im wesentlichen parallel zu den Elektroden 202 und 204 in der Nähe der Sperre 205 ο Die Anordnung ist ähnlich der der Stangen 212 in bezug auf die Elektrode 202 in Pig. 16. Die Stangen 226 verfolgen denselben Zweck wie die Stangen in Pig. 16, nämlich den, daß der Zwischenraum 225 zwischen zwei Stangen 226 Partikel auffängt, die zwischen der Hochspannungselektrode 204 und der Sperre 205 vorhanden sindo E3 ist festzuhalten, daß die Stangen 226, wie schon erwähnt, auch aus elektrisch leitendem Material bestehen können und dennoch eine gleiche Wirkung beim Einfangen wie Isolierstoff stangen ausübenο

Pig. 19 zeigt ein aus drei Elementen bestehendes Koaxialsystem 228 mit einer Hochspannungselektrode 204, einem Niederspannungsbehälter 202 und einer Isolier-stoffsperre 205o Eine Palle 230 aus Isolierstoff oder Metall mit deren mit Abstand angeordneten Löchern oder Vertiefungen 232, die in ihrer Form denen der Partikelfalle 206 der Fig. 15 gleichen, ist zwischen der Hochspannungselektrode 204 und der Sperre 205» und zwar unmittelbar in der Nähe der Sperre 205, angeordnet, damit alle Partikel, die in diesem Volumen oder Raum vorhanden sein können, eingefangen werden_e

Fig. 20 zeigt noch eine andere Ausführungsform einer mit drei Elementen aufgebauten koaxialen, elektrisch leitenden Anordnung 234, die eine Hochspannungselektrode 204, einen geerdeten Behälter 202 und eine zwischen diesen angeordnete, aus Isolierstoff bestehende Sperre 236 umfaßt«. Die als Falle wirkende Sperre 236 hat mehrere miteinander abwechselnde Er-

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hebungen 240 und Vertiefungen 238, die sich in bezug auf die Elektroden 202 und 204 in Längsrichbiiüg era trecken ο Beim Betrieb den Systems 234 warden alle Partikel, die sonnt «wischen dem Hoohijpannung;-Jleiter 204 und den IFiederspannungslei ter 202 im Raum in der Nähe der Pal Ie 236 schwingen könnten, eingegangen und in den Vertiefungen unbeweglich gemacht.

Fig. 21 zeigt noch eine andere Ausführungsform der Erfindung in eitler zwei Elektroden aufweisenden koaxialen Anordnung 242« Die Hoohspaimungselektrode 204 und eine alü Behälter wirkende Elektrode 202 umfassen ein IcioliernLttel, z.B. öl oder Schwefelhexafluorid, das frei bewegliche, geladene und ungeladene Partikel enthalten kann. Die !'alle ist hier eine spiralig gov/undene Isolierstoff stange 224» die sich in Längsrichtung in bezug auf den äußeren Behälter 202 erstreckt. Geladene Partikel werden im Raum 245 zwischen benachbarten Abschnitten oder Windungen der nichtleitenden Spirale 244 gefangen.

Fig. 22 zeigt eine andere Ausführungsform oines Kystem» mit einer Behälterelektrode 202, einer Iloehüpanntmgselektrode 204 und einer aus Isolierstoff bestehenden Stange, die IDi wesentlichen spiralig ungeordnet und in dor Nähe der Hochspannungselektrode 204 befestigt ist, so daß sie die innere Elektrode 204 konzentrisch umgibt. Schwingende Partikel ντοrden hier im Raum 249 zwischen benachbarten Abschnitten oder Windungen der Isolierstoffstange 248 festgehalten

Fig. 23 zeigt eine Ausführungsform mit einem System 250, das eine apirallg gewundene Isolierstoffstange als Falle aufweint, wobei, das koaxiale Leitecoystem eine Hochspannungselektrode 204, eine Niederspannungselektrode 202 und eine zylindrische Sperre 205 aus Isolierstoff oder Metall umfaßt. Eine spiralige Stange 252, die ebenfalls aus Isolierstoff oder Metall bestehen kann, ist ähnlich wie die Stange 248 nach Fig. 22 und die Stange 244 nach Figo 21 in

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dor Nähe der Sperre 205 angeordnet, damit Partikel, die im Raum suischen der Hochspannungselektrode 204 und der '-' Sperre 205 vorliegen, im Boreich 206 gefangen werden»

Pig. 24 zeigt eine andere Ausführung^forin dor Erfindung für ein koaxialen Leitersystem, bei dem eine aua Isolierstoff oder Metall gegossene Falle 258 die Ilochopannungs-* elektrode 204 umgibt₀ Die Niederspannungselekbru.de umgibt ihrerseits die Hoohspannungooloktrode 204 mit der Falle 258o Die Falle 250 besitzt mehrere mit Abotand voneinander angeordnete Erhebungen oder Rippen 256, die mit Vertiefungen 260 abv/eehijeln, so daß frei bov/oglioho Partikel zwischen den Elektroden 204 und 202 in den Vertiefungen gefangen werden,

Fig. 25 zeigt ein koaxiales Loitersystem älinlioh dem der Fig. 24, in dem eine wellenförmige Falle aus Isolierstoff in der Nähe der Elektrode 204 mit Hilfe von axialen Abstand aufweisenden Trägern 268 befestigt ist_u Die Falle umfaßt mehrere mit Abstand angeordnete Erhöhungen 265 und Vertiefungen 266. Beim Betrieb fesseln die wesentlich verringerten Feldstärken in den Vertiefungen 266 geladene Partikel, die sonst zwischen den Elektroden 204 und 202 hin- und herschwingen würden.

FLg. 26 zeigt noch eine andere Ausführungsfortn der Erfindung in einem koaxialen elektrischen Leitersystem mit einer Hoohspannungselektrode 204, einer Niederspannungselektro— de 202 und einer Falle 272, die verhältnismäßig näher an der Hochspannungoelektrode 204 befestigt ist, Die Befestigung der Falle ist in Fig. 26 nicht dargestellte Die Falle umfaßt ein aus zylindrischen Streifen in schraubonlinienförmiger Anordnung zusammengesetztes Isolierstoff- uder Metallteil mit mehreren schraubenlinienförmigon Windungen 278 mit rechteckigem Querschnitt, die auf drei Seiten abgeschlossen und nur zum Hochspannungsleiter 204 hin geöffnet sind. Zwischen Rippen und Fangnuten 278 sind Vertie-

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fungen 280 vorgesellen, die Bohrungen 281 aufweisen.» Die Falle 272 macht es möglich, Partikel 274 durch die Löcher längs dc3 Y/eges 283 zur Hochspannungselektrode 204 gelangen zu lassen, wo sie in den Hüten 278 gefangen v/erden, wie in Fig. 26 gezeigt ist.

Fig. 27 zeigt eine andere Ausfulirungsform der Erfindung in einem Hochspannung8system mit einer Falle 285, die mehrere im wesentlichen konzentrische kreisförmige oder ringförmige Elemente 284 aufweist₀ Die genannten Elemente sind in Längsrichtung oder axial längs dos Leiters 204 mit Abstand angeordnete Die Elemente 284 haben abgerundete Erhebungen 285. Die Zwischenräume 287 bilden Bereiche geringer Feldstärke, die oszillierende, geladene Teilchen einfangen können.

Fig. 28 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung in einer koaxialen Leiteranordnung 288 mit einer Partikelfalle, die mehrere in Längsrichtung angeordnete Isolierstoffstangen 286 in der Umgebung der Elektrode 204 umfaßt.. Die Stangen 286 bestehen aus einem Isolierstoff hoher Permittivitat und bilden Vorsprünge, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Feldes 289 mit geringer Feldstärke angeordnet sind. Dort können Partikel eingefangen werden._o

Eine wichtige Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. dargestellt. Sie umfaßt ein elektrisches Leitersystem ähnlich dem Koaxialsystem 165 nach Fig. 14» Zum Leitersystem gehört ein äußerer geerdeter Metallbehälter 165 und eine aus Isolierstoff bestehende Sperre 292 mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. Die Sperre 292 ist in der Form eines Zylinders ausgeführt, der in einem vorgegebenen Krümmungsradius gebogen ist, so daß eine im wesentlichen hohle C- oder U-förmige Sperre entsteht. Innerhalb der Sperre 292 sind mehrere mit Abstand angeordnete Tragteile 302 und 304 vorgesehen, von denen zwei (302) gleich aufgebaut sein können. Die elektrisch isolierenden alücke oder Scheiben 302 sind innerhalb der Sperre

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an beiden Enden befestigt, während Scheiben 304 innerhalb dor Sperre 292 in der Mhe der Mitte der Sperre 292 angeordnet sind. Die drei scheibenförmigen Träger 302 und 304 haben eine mittlere Öffnung, v/ie bei 310 und 312 angedeutet ist. Aui3erdem können die Scheiben 302 und 304 mehrere Öffnungen umfassen, au3 denen das Isoliermaterial entfernt wurde, um die elektrische Beanspruchung am Leiter unterhalb der Scheiben zu verringern. Z.B. kann unter Hinweis auf die Fig. 31 und 32 bemerkt worden, daß die Scheibe 302 mehrere Öffnungen 314 und die Scheibe 304 mehrere im wesentlichen U-förmige Ausschnitte 317Λ und 317B in der Nähe der Oberseite'der Scheibe 304 aufweist, um die Montage der Scheibe 304 innerhalb der Sperre 292 zu erleichtern. Die Scheibe 304 kann ferner eine Ausnehmung 318 an der Unterseite aufweisen, damit sie frei an den verschiedenen Vorsprüngen oder Wellen 294 vorbeigleiten kann, die in der Sperre 292 vorgesehen sind, v/ie Fig. 30 zeigt.

Fig. 29 zeigt des v/eiteren einen massiven elektrischen Leiterabschnitt 296, der von der Kombination der Scheiben und 304 getragen wird und spielfrei an den Scheiben 302 und 304 innerhalb der mittleren Löcher 310 und 312 anliegt. Der Leiter 296 ist eine Hochspannungselektrode, deren gegenüberliegende Enden 298 und 300 flach sind und an nicht weiter dargestellte Schaltstücke eines Leistungsschalters angeschlossen werden können, wie z.B. die des Leistungsschalters 158 nach Fig. 14. Am Ende 300 sind zwei Löcher zur Herstellung einer Verbindung mit dem Leiter 296 vorgesehen, und das Snde 298 besitzt zwei Löcher 292 zwischen Anschluß an den anderen Schaltstücken de3 Leistungsschalters.

Nach Figo 30 umfaßt die Sperre 292 mehrere im wesentlichen radiale Wellen oder Nuten und Vorsprünge 294 auf der Innenfläche der Sperre 292 und erstreckt sich lünga der Sperre 299 über den Umfang und wenigstens eine kurze Entfernung um die Innenseite 320 der Sperre 292.

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Fig. 30 zeigt einen Querschnitt eines Teiles der Falle 294 längs der Linie XXX-XXX in Pig. 29° Es ist festzuhalten, daß mehrere gegossene oder ausgearbeitete- abwechselnde Vertiefungen 308 und VorSprünge 306 den Fallenabochnitt 294 längs eines Teiles der Falle 292 bildenο Alle geladenen Teilchen, die im Dielektrikum 298 vorhanden sind, werden gegebenenfalls in den Vertiefungen 308 der Falle 294 gefangen. Die im wesentlichen U-förmige Sperre 292 kann den C-förmigen Leitungsabschnitt 165 des Leis bungs schalters 158 in Fig. 14 bilden.

Es ist festzuhalten, daß -verschiedene Ausführungsformen in Hochspannungsisoliersystemen verwendet werden können, die ohne Beschränkung darauf öl, Vakuum und Isoliergaye, 3oBo Schwefelhexafluorid und Druckluft als Dielektrikum verwenden. Ferner können Hoch- und niederspannung^elektroden bei den vorstehend beschriebenen Beispielen gegebenenfalls vertauscht werden, so daß der äußere Behälter die Hoch~ spannungselektrode und der innere Leiter die ITiederapannungselektrode sein kann.

Ferner ist festzuhalten, daß wenigstens sechs verschiedene neue Fallenanordnungen angegeben sind, von denen zumindest die erste eine Isolierstoffalle darstellt, die in der Nähe der Niederspannung aufweisenden, konzentrischen Zylinderelektrode gelegen ist. Die zweite Anordnung ist eine Isolierstoffalle innerhalb einer konzentrischen Sperre in einem koaxialen Leitersystem. Die dritte ist eine metallisehe, elektrisch leitende Falle in Verbindung mit einer Isolierstoffsperre.Die vierte ist eine metallische oder Isolierstoffalle bei einem elektrischen Leiter. Die fünfte i3t eine Metallfalle bei einer Hochspannungselektrode, die sechste eine Isolierstoff alle, die der Hochspannungselektro- · de zugeordnet ist.

Ferner ist zu bemerken, daß elektrisch isolierende Fallen, wie 3ie vorstehend angegeben sind, vorzugsweise aus einem

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Dielektrikum mit einer hohen Permittivität hergestellt werden, beispielsweise aus einem Epoxydharz mit Aluminiumoxydtrihydrat als Füllstoff» Die verschiedenen vorstehend genannten Fallen können auch in Kombination benutzt werden, so daß beispielsweise eine Falle der Hochspannungt?elektrode, eine weitere einer Sperre und eine dritte der Niederspannungselektrode zugeordnet sein kann, wobei alle in dem gleichen System eines Leistungsschalters gleichzeitig angewendet werden. Es i3t darüber hinaus festzuhalten, daß, obwohl die Falle in erster Linie für die Verwendung bei hohen Spannungen bedeutsam ist und unter Druck stehende Isoliermittel besonders begünstigt, die technischen Lehren der Erfindung auch bei Isoliermifcteln mit geringem Druck vorteilhaft benutzt werden können.

Festzuhalten ist ferner, daß die Grundzüge der Erfindung auch auf andere Arten elektrischer Systeme, Z₀B. Kabel, gekapselte Sammelschieneη, Schaltstationen, Transformatoren und Überspannungsableiter ohne Ausschließlichkeit angewendet werden können.

Die Erfindung ist keinesfalls auf koaxiale Leiteranordnun- gen beschränkt.

Die zwischen den Elektroden liegenden Sperren, z.B. nach den Fig. 18, 19 und 20, können aus elektrisch leitendem Material bestehen.

Ferner iat festzuhalten, daß als weitere Alternative zu Sperren aus metallischem und isolierendem Werkstoff auch halbleitende Sperren verwendet werden können₀ Es sollte auch verstanden sein, daß ein System, wie das in Fig. 13, eine aus mehreren Schichten bestehende Sperre 140A aufweisen kann, von denen jeder eine Falle zugeordnet ist.

Hochspannungsgeräte nach der Erfindung haben verschiedene Vorteile, z.B. kann eine aus Isolierstoff bestehende Falle

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verhältnismäßig komplizierter Gestalt durch Gießen oder ähnliche Formgebung eher als Metallfalle hergestellt werden, die üblicherweise geschweißt oder gelötet werden
müssen, um die entsprechende Form au erhalten. Außerdem sind die hier genannten Fallen im wesentlichen leichter und einfacher zu reparieren als Fallen aus Metall. Ferner kann eine Falle der beschriebenen Art zur schnellen und leichten Säuberung der Isoliermittel von Partikeln verwendet werden, so daß die Isoliermittel gegen Hochspannungsüberschläge verbessert wordene

5 Patentansprüche
Figuren

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Claims

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Patentansprüche:

I^ Elektrisches Hochspannungsgerät, insbes. Hochspannungsleistungsschalter, mit einem Gehäuse, das mindestens zum Teil aus Metall besteht und einen Hochspannungsleiter mit einem von dem des Gehäuses verschiedenen Potential in einem gasförmigen oder flüssigen Isoliermittel enthält, wobei Einbauten im Gehäuse einen feldfreien Hohlraum einschließen, nach Patent · ο«, ο·· (Anmeldung P 20 53 138.8 - VPA 70/8473), dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (120) aus Isolierstoff mit einer von der des Isoliermittels so verschiedenen Dielektrizitätskonstante bestehen, daß in engen Hohlräumen (135) der Isolierstoffeinbauten keine nennenswerte Feldstärke vorhanden ist (Pig» 10).
2. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (248,258) den Hochspannungsleiter (204) umgeben.
3. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 1 öder 2, gekennzeichnet durch gelochte oder genutete Isolierstoffrohre (272) oder -schalen als Einbauten.
4. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere nebeneinander angeordnete Isolierstoffstäbe (228).
5. Elektrisches Hochspannungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen den Hochspannungs-Leiter spiralig umgebenden Isolierstoffstab (244)·

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