DE598815C - Hochspannungsklemme zur Durchfuehrung einer hochgespannten Starkstromleitung - Google Patents

Description

Es sind bereits Hochspamnungsklemmeri zur Durchführung von Hochspannungsleitungen durch eine Wand ο. dgl. bekannt, welche die Leitung mit einem Gehäuse aus festem dielek-S irischem Werkstoff umschließen und in welchen die Wandöffnung einen größeren inneren Durchmesser, also eine größere Echte Weite hat, als der äußere Durchmesser der Hochspannungsleitung beträgt, in denen ferner der Zwischenraum zwischen der Leitung und der Wandöffnung sowie das Innere des festen dielektrischen Gehäuses mit Preßgas gefüllt sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine der-

_t5 artige Ausbildung und Anordnung einer solchen Hochspannungsklemme als Schutzfunkenstrecke für die durch die Wandöffnung führende Hochspannungsleitung, damit diese auch auf steile Wanderwellen verzögerungsfrei, d. h. ohne vorherige Büschel- oder Koronabildung, anspricht.

Die Erfindung betrifft außerdem besondere mit der Sicherheitsvorrichtung; verbundene Einrichtungen, die auf Überdruck und Überhitzung ansprechen. Auf Überdruck ansprechende Sicherheitsvorrichtungen für Hochspannungsleitungen sind an sich bekannt. Die nachstehend geschilderten Einrichtungen haben den Vorteil besonders einfacher Bauart und überdies den Vorteil, daß sie sowohl auf Überdruck als auch auf Erhitzung ansprechen. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden ausfuhrEchen Beschreibung an Hand der Zeichnungen erstens an einem Beispiel in Anwendung auf leinen Transformator dargestellt, in welchem sich ein gasförmiges Dielektrikum unter erhebEchem Druck, etwa von 15 Atmosphären, befindet, ferner in Anwendung auf eine allgemeine Hochspannungsführung, beispielsweise bei der Durchführung 'einer Hochspannungsleitung durch eine Wand.

Abb. ι zeigt eine Hochspannungsklemmie in senkrechtem Schnitt, deren eines Ende nach dem Innern eines Transformatorgehäuses hin offen ist, das mit einem gasförmigen Dielektrikum angefüllt ist. Abb. 2 ist ein Schnitt auf Linie 2-2, Abb. 3 ein solcher auf Linie 3-3 der Abb. r. Abb. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch leine Klemme, welche als Wandeinführung geeignet ist, Abb. 5 ein vergrößerter Längsschnitt des oberen Endteils der in Abb. 4 gezeigten Anordnung.

Abb. ι zeigt ein Transformatorgehäuse ./4, welches luftdicht abgeschlossen und mit einem gasförmigen Dielektrikum gefüllt ist, welches unter einem Druck von beispielsweise 15 Atm. steht.

Als gasförmiges Dielektrikum kann man beispielsweise Stickstoff verwenden, dem in Fällen, wo große Wärmemengen durch das Gas abgeleitet werden müssen, zweckmäßig Helium beigemischt wird. Eine Hochspannungsleitung i, welche von der Hochspan-

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nungsseite des in dem Gehäuse A befindlichen Apparates, beispielsweise von '.einer Seite der Hochspannungswicklung des Transformators ausgeht, wird durch die Wand des Transformatorgehäuses A hinausgeführt und ist in einem Klemmenverschluß 2 am Außenende eines rohrartigen Teils 3 aus festem Isoliermaterial verankert. In diesem Verschlußstück 2 ist auch das Außenende einer Metallröhre 4 verankert, durch welche Leitung 1 hindurchgeht und mit der sie elektrisch leitend verbunden ist. Diese Metallröhre dient dazu, den Radius der Leitung 1 zu vergrößern und ihr so die richtigen Größenverhältnisse für die gewünschte verzögerungsfreie Funkenstrecke zu geben. Wenn der Leiter 1 den geeigneten Radius und die erforderliche Festigkeit selbst besitzt, so braucht die Röhre 4 nicht verwendet zu werden, wenn sie auch viele ao Konstruktionsvorteile besitzt, beispielsweise auf einfache Weise mit einer polierten Oberfläche von genauer Krümmung versehen werden kann. Die Röhre 4 mit dem Leiter 1 geht mitten durch eine Metallröhre oder Büchse 5 *5 hindurch, welche an der Seite des Transformatorgehäuses A angeschweißt ist. Röhre 4 ist von der Innenfläche der Büchse S durch einen ringförmigen Zwischenraum getrennt, welcher mit dem Innern des Transformatorgehäuses in offener Verbindung steht, so daß bei Füllung des Gehäuses mit einem gasförmigen Dielektrikum unter Druck von etwa 15 Atm. auch der Raum zwischen der Röhre 4 und der Innenfläche der Büchse 5 von diesem Dielektrikum erfüllt ist. Dieser ringförmige Zwischenraum zwischen Rohr 4 und der Innenfläche der Büchse 5 ist in Abb. 2 genau kenntlich. Im weiteren Sinne schließt der Ausdruck Leitung sowohl den Draht oder Leiter 1 wie die Metallröhre 4 'ein.

Die durch die Röhre 4 und die Muffe S gebildete Entladungsstrecke ist so bemessen, daß dem Funkenübergang keine Leuchterscheinung (Korona) vorausgeht, es ist also eine Schnellentladungsstrecke. Die Teile werden in ihrer Größenzuordnung vorteilhaft so gewählt, daß die Entladung bei einer Potentialdifferenz erfolgt, welche niedriger als diejenige ist, bei welcher der Transformator in dem Gehäuse A beschädigt werden würde. Durch diese Sicherheitsvorrichtung werden also die Leiter und das feste Dielektrikum des Transformators 6 vor Beschädigung beim Auftreten besonders hoher Potentialdifferenzen bewahrt. Tritt eine gefährliche Potentialdifferenz auf,, so durchbricht sie das gasförmige Dielektrikum zwischen den Schnellentladungsstreckeelektroden und ermöglicht den Ausgleich des hohen Potentials über das geerdete Transformatorgehäuse A.

Das Außenende der Röhre 4 ragt in eine Kammer 8 im inneren Ende 9 des Verschlußstückes ,2 hinein, dessen äußeres Ende mit ■einem Gewinde versehen ist und in eine mit Innengewinde versehene Öffnung am äußeren Ende des rohrartigen, aus einem festen Dielektrikum, wie beispielsweise Kunstharz,' bestehenden Teils 3 eingreift. Um die ' Verschraubung zwischen dem Verschlußstück 2 und dem Außenende von Rohr 3 luftdicht zu machen, kann ein geeignetes Dichtungsmittel zwischen die Schraubengänge gebracht sein. Dazu kann ein Kitt gewählt werden, welcher bei einem durch Überhitzung 'entstehenden Überdruck entweder brüchig wird oder schmilzt und dann herausgeblasen wird. In beiden Fällen kann das gasförmige Dielektrikum dann ausströmen. Die durch Ausströmen des Gases bedingte Druckerniedrigung bewirkt bekanntlich eine Verringerung der Durchschlagsspannung des gasförmigen Mediums und sichert daher die beabsichtigte Ausbildung eines Kurzschlusses. Das Metallrohr 4 ist in der Kammer 8 des Verschlußstückes 2 durch eine niedrig schmelzende Legierung 7 verankert, welche die Metallröhre 4 in der richtigen kurzen Schnellf unkenstreckeentfernung zu der Innenfläche der Büchse 5 hält. Wenn daher die Vorrichtung durch Feuer oder sonstwie überhitzt wird, so wird die niedrig schmelzende Legierung weich oder schmilzt, wodurch die Metallröhre 4 in Kontakt mit der Büchse 5 kommt, so daß ein Kurzschluß erzeugt wird,, welchef die in den Stromkreis eingeschalteten Sicherungen betätigt und dadurch den Stromkreis;, in welchem der Transformator liegt, unterbricht. Der rohrartige Isolator 3 besitzt an seinem Innenende eine mit Schraubengewinde versehene Verbindung mit der an einer passenden Öffnung des (Transformatorgehäuses A luftdicht angeschweißten Büchse 5. Auch an dieser Verschraubung kann ein herausdrückbarer Kitt verwendet werden.

In Abb. 4 ist die Anwendung der Erfindung für eine Wandeinführung gezeigt. Die Anordnung umfaßt eine mittlere metallische Röhre oder Büchse 12 mit zwei rohrartigen Teilen 13 und 14 aus dielektrischem Material, welche an je einem Ende der Büchse 12 befestigt sind. Rohr 13 ist mit einem Klemmenverschluß 15, entsprechend dem Verschlußstück 2 der Abb. 1, versehen und trägt in entsprechender Weise die Metallröhre 17, welche in elektrischem Kontakt mit der Hochspannungsleitung 18 steht. Das rohrartige Teil 14 ist mit einem Verschlußstück 16 versehen, welches einen Ventilmechanismus zur Einführung eines geeigneten gasförmigein Dielektrikums unter Druck von etwa 15 Atmosphären in der Klemme enthält. ■ Dieses Ventil besteht, wie genauer in Abb. 5 gezeigt ist, aus einem zylin-

drischen Ventilkörper 21, welcher ein Kugelventil 22 trägt, das den Gasdurchgang durch das Verschlußstück 16 regelt. Der Durchgang wird nach, dem Einfüllen des gasförmigen Dielektrikums mittels einer Schraubenplatte 23, einem Packungsteil 24 und einem Schraubenverschluß 25 verschlossen.

Abb. 4 zeigt, daß die Außenfläche der Metallröhre 17 und die Innenfläche der rohrartigen Büchse 12 die beiden Elektroden der Entladungsstnecke bilden, außerdem sind bei dieser Anordnung, ebenso wie in Abb. 1, zusätzliche Sicherheitsvorrichtungen durch die schmelzbare Befestigung der Röhre 17 an dem Klemmenverschluß 15 gegeben, ferner dadurch, daß an den verschiedenen Verschlußverschraubungen ein Kitt verwendet wird, welcher brüchig wird oder schmilzt und durch. Überdruck bei Überhitzung herausgedrückt wird. Der Kitt, welcher zwischen Verschlußstück 2 und dem rohrartigen Teil 3 der Abb. 1 und zwischen dem Verschlußstück 15 und dem rohrartigen Gehäuse 13 der Abb. 4 verwendet wird, ist der gleiche wie der zwischen dem Verschlußstück 16 und dem rohrartigen Teil 14, die am besten aus der vergrößerten Abb. 5 zu erkennen sind.

Um die geschilderte Vorrichtung (Abb. 4) an einer Wand oder an einem Körper anzubringen, durch welchen die Leitung hindurchgefühlt werden soll, ist es empfehlenswert, Büchse 12 mit einer Flanschverbreiterung 19, 20 zu versehen.
Aus Abb. ι und 4 ist ersichtlich, daß in einer empfehlenswerten Ausführungsform der Erfindung die in Abb. 1 durch die Röhre 4 und in Abb. 4 durch die Röhre 17 verkörperte Hochspannungsleitung an einem Ende durch eine Verbindung mit dem Endteil des dielekirischen Röhrenteils getragen wird. Diese Anordnung besitzt einen besonderen Vorteil, weil Unterschiede in der Ausdehnung oder Zusammenziehung infolge von Temperaturwechsel im Apparat keine schädigenden Wirklingen hervorrufen können. So sind beispielsweise nach Abb. 1 die Hochspannungsleitung 4 und die damit verbundenen metallischen Teile an demjenigen Ende des festen dielektrischen Teils 3 befestigt, welches dem Transformatorgehäuse A abgewandt ist, durch welches die Hochspannungsleitung hindurchgeführt wird, während das innere Ende der Hochspannungsleitung, also das innere Ende der Röhre 4, an Verschiebungen in Richtung der Rohrachse nicht behindert ist. Es sind also bei Temperaturwechsel Ausdehnungen und Verkürzungen des Kunstharzgehäuses 3 und des metallischen Hochspannungsteils 4 in verschiedenem Maße möglich, ohne die Festigkeit der Anordnung hinsichtlich des unter Druck befindlichen gasförmigen Dielektrikums zu behindern. Auch auf diesen Vorteil ist in der Ausführungsform nach Abb. 4 Bedacht genommen. Das in der Kammer 8 des Verschlußstükkes 2 eintretende Ende der Metallröhre 4 ist mit .einer Anzahl von Öffnungen 4° versehen (Abb. 1), außerdem ist das innere linke Ende der Kammer 8 verengt, so daß die metallische Röhre 4 durch das verengte Ende eintritt. Es ist ferner ersichtlich, daß die Größenverhältnisse der Kammer 8 und der Röhre 4 so ge- ' wählt sind, daß ein schmaler Zwischenraum zwischen der Röhre 4 und den Innenwänden der Kammer 8 vorhanden ist. Durch diesen Zwischenraum und auch durch die Öffnungen 4° in dem Rohr 4 dringt die Legierung 7 und verbindet das Rohr 4 fest mit dem Verschlußstück 2. Auch der Leiter 1, welcher durch die Röhre 4 hindurchgeht, ist in diese Legierung 'eingebettet, so daß der Leiter 1 nicht nur fest verankert ist, sondern auch einen guten elektrischen Kontakt mit dem Verschluß 2 und den damit verbundenen Tei- · len besitzt. Es sei bei dieser Gelegenheit erwähnt, daß neben den schon früher angegebenen Vorteilen der Verwendung eines Teils 4 in Röhrenform eine weitere praktische Erleichterung darin besteht, daß bei der Verbindung der Röhre 4 mit den anderen Teilen die Legierung 7 in die Kammer 8 'einfach dadurch eingebracht werden kann, daß sie in geschmolzenem Zustand in das freie Ende des Rohres 4 eingeführt wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hochspannungsklemme zur Durchführung einer hochgespannten Starkstromleitung durch eine Wand o. dgl., welche die Leitung mit einem Gehäuse aus festem dielektrischem Werkstoff umschließt und in der Wandöffnung eine größere lichte Weite hat, als der Durchmesser der Hochspannungsleitung beträgt, in der ferner der Zwischenraum zwischen der Leitung und der metallischen Wandöffnung sowie das Innere des festen dielektrischen Gehäuses mit Preßgas gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in dem Wandteil und die durch die Wandöffnung no führende Hochspannungsleitung, derart, insbesondere im Durchmesser, bemessen sind, daß diese beiden Teile 'eine auch auf steile Wanderwellen praktisch verzögerungsfrei ansprechende Schutzfunkenstrecke bilden.

2. Hochspannungsklemme ' nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsleitung an dem Isoliergehäuse derart befestigt ist, insbesondere mittels einer niedrig schmelzenden Legierung, daß bei entsprechender' Temperatur-

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erhöhung die Hochspannungsleitung gelockert wird und ihre Lage - zu anderen Teilen der Einrichtung verändert, insbesondere in Kurzschlußentfernung zur metallischen Wandöffnung kommt.

3. Hochspannungsklemmie nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Preßgas bei Entstehen von Überhitze oder Überdruck durch Öffnungen 'entweichen kann, welche infolge der Überreizung oder durch dein Überdruck selbsttätig geöffnet werden.

4. Hochspannungsklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung zwischen dem Verschlußstück und dem Rohr aus dielektrischem Werkstoff mit einem Kitt gedichtet ist; der bei Übertemperatur oder Überdruck schmilzt oder brüchig wird und eine Austrittsöffnung für das Gas freigibt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Hochspannungsklemme nach Anspruch 1 - bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das äußere Ende des Rohres aus festem dielektrischem Werkstoff ein Metallteil eingesetzt wird, welches eine nach innen geöffnete Verengung besitzt, daß ferner in diese Verengung 'ein an seinem eingeführten Teil mit Löchern versehenes Metallrohr eingeführt und bezüglich der Wände des dielekirischen Gehäuses zentriert wird, und daß weiter der Zwischenraum zwischen dem Metallrohr und- den Wänden der Verengung durch ein in dieses Metallrohr eingebrachtes geschmolzenes Metall ausgefüllt wird.

Hierzu r Blatt Zeichnungen