DE60107043T2

DE60107043T2 - Gerät zur Kontrolle eines internen Fehlerlichtbogens für einen Anschlussmodul in einer gasisolierten Hochspannungsleitung

Info

Publication number: DE60107043T2
Application number: DE60107043T
Authority: DE
Inventors: Marcel Guillen; Andre Cimala
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: EP1225672B1; EP1225672A1; ATE282255T1; ES2231396T3; DE60107043D1

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine innere Struktur eines Verbindungsmoduls einer gasisolierten Hochspannungsleitung in einem Netz zur Übertragung elektrischer Energie. Mit Modul wird eine rohrförmige Struktur von typischerweise ein bis zwei Metern Länge bezeichnet, die dazu bestimmt ist, Leitungsabschnitte elektrisch und mechanisch zu verbinden, die jeweils aus einem rohrförmigen Leiter gebildet sind, der innen in einer rohrförmigen, mit unter Druck stehendem dielektrischem Gas gefüllten Umhüllung koaxial angeordnet ist. Die Verbindung von Leitungsabschnitten durch Module weist einen gewissen wirtschaftlichen Vorteil auf. Dadurch ist es möglich, an einem geeigneten Ort die im Allgemeinen langen und relativ schweren Basisteile herzustellen, die die Leiter und die rohrförmigen Umhüllungen der Leitungsabschnitte bilden, und an einem anderen Ort die Verbindungsmodule herzustellen. Diese einzelnen Elemente haben nämlich äußerst unterschiedliche Herstellungsmerkmale, und die Module haben einen wesentlich komplexeren technischen Charakter als die Leiter oder die Umhüllungen der Leitungsabschnitte. Es ist anzumerken, dass die Module eingebaute Sensoren zur Überwachung der Leitung aufweisen können. Es ist somit möglich, diese einzelnen Elemente am Aufbauort oder in der Nähe dieses Ortes nur ein einziges Mal zusammenzustellen.
Aus den Patenten EP0660479 und EP0888657 sind Verbindungsmodule bekannt, die jeweils umfassen:

– eine äußere rohrförmige Metallstruktur, deren beiden Enden jeweils mit Mitteln versehen sind, die es dieser erlauben, mit einem Ende einer rohrförmigen Umhüllung eines zu verbindenden Leitungsabschnitts verbunden zu werden;
– eine aus einem leitfähigen Material gebildete innere rohrförmige Struktur, die im Wesentlichen koaxial zu der äußeren rohrförmigen Struktur angeordnet ist und deren Enden jeweils mit einem rohrförmigen Kopplungsmittel versehen sind, das die Struktur mit einem Ende eines rohrförmigen Leiters eines Leitungsabschnitts zu verbinden erlaubt;
– eine auch als Isolierkegel oder Isolator bezeichnete dazwischen liegende Positionierungsstruktur, die aus einem Isolierstoff gebildet ist und mittels derer die innere rohrförmige Struktur gehalten wird.

Der Isolierkegel bildet im Allgemeinen eine Isolierungsschwachstelle zwischen dem den Phasenstrom übertragenden Leiter und der Umhüllung des Moduls, die geerdet ist, insbesondere auf Grund der Tatsache, dass Metallpartikel wie Späne auf der Oberfläche des Isolators vorhanden sein können und dort einen Zündpunkt eines Lichtbogens bilden können. Es ist relativ wahrscheinlich, dass derartige Partikel auf dem Isolator eines Moduls vorhanden sind, wenn das Modul aus der Fertigung kommt. Es bedarf nämlich einer gewissen Betriebszeit der Leitung, bevor sich diese Partikel verlagern und sich unter der gemeinsamen Wirkung der Gravitation und des elektrischen Wechselfeldes in hierfür in der Leitung vorgesehenen Fallen anlagern. Während der Funktionstests eines Moduls, die unter hoher Spannung und mäßiger Leistung ablaufen, kann es zur Zündung eines elektrischen Lichtbogens kommen, mit der großen Gefahr, dass dieser Lichtbogen einen Fußpunkt auf dem Isolator bildet, der stellenweise verkohlt. Es ist anzumerken, dass die im Allgemeinen bei den Tests verwendete Spannung deutlich höher ist als die beim Betrieb vorgesehene Nominalspannung, und dass die abgenommene Leistung hingegen niedriger ist als die, die ein Netz mit Abschirmtechnik erbringen kann. Das Material des Isolators regeneriert sich nach dem Durchschlag im Allgemeinen nicht und der auf der Oberfläche vorhandene Kohlenstoff beeinträchtigt die Eigenschaften des Isolierkegels. Diese Beschädigung der Oberfläche erfordert die Reparatur oder den Austausch des Kegels, da dieser im Falle von Überspannungen auf der Leitung beim Betrieb eine Gefahr darstellt. Das Zünden eines Lichtbogens mit Abstand zum Isolator bewirkt hingegen im Allgemeinen keine signifikante Beschädigung auf der Metallumhüllung einer Leitung oder eines Leitungsmoduls, insbesondere wenn die durch den Lichtbogen abgenommene Leistung niedrig bleibt, wie dies bei den Tests der Fall ist.
Das Phänomen der Beschädigung eines Isolators durch einen inneren Lichtbogen ist durchaus bekannt und hat dazu geführt, für gasisolierte Leitungen ausreichend große Isolierungsabstände zwischen dem Leiter und der Umhüllung der Leitung zu wählen, um das Risiko des Zündens eines Lichtbogens sowohl bei Versuchen wie auch im Betrieb so weit wie möglich zu vermeiden. Um die Gefahr des Zündens eines Lichtbogens auf einem Isolator weiter zu begrenzen, sind in Leitungen mit SF₆-Isolierung als "Ableiter" bezeichnete Vorrichtungen bekannt, bei denen die zentralen Leiter durch Isolatoren gehalten werden, wodurch es möglich ist, dass ein eventueller Lichtbogen von jedem Isolator relativ weit entfernt ist und im Wesentlichen in hierfür vorgesehenen Bereichen auftritt. Das Patent FR2253256 offenbart zum Beispiel eine Ausführung, bei der die Umhüllung der Leitung in der Nähe des Isolators eine Innenseite in Form einer Metalleinlage aufweist und bei der der elektrische Leiter an den durch die Lichtbögen am stärksten beanspruchten Stellen eine Fläche aufweist, die aus einem leitfähigen, lichtbogenfesten Material ausgeführt ist. Es ist anzumerken, dass nach dem Stand der Technik der abgeschirmten Leitungen das verwendete isolierende Medium im Allgemeinen reines oder als Hauptbestandteil eines Gemisches verwendetes SF₆ ist. Ein in SF₆ gebildeter Lichtbogen ist im Allgemeinen sehr schwach, was zu einer äußerst lokalen Erwärmung des Metalls führt mit einem darauf folgenden Schmelzen in Abhängigkeit des Lichtbogens und der Art des Metalls. Entsteht ein Lichtbogen in SF₆ kann überdies das durch die Dissoziation dieses Gases erzeugte Fluor mit dem Aluminium reagieren, um eine exotherme chemische Reaktion zu bewirken, die die Regeneration, das heißt die Neubildung des Gases nach dessen Ionisation verhindern kann. Daher wird für Überspannungsableiter nach dem Stand der Technik ein anderes leitfähiges Material als Aluminium verwendet, wenn das isolierende Medium überwiegend SF₆ ist.
Nach dem jüngsten Stand der Technik wurde nachgewiesen, dass es möglich ist, als isolierendes Medium ein Gasgemisch zu verwenden, bei dem SF₆ in geringerem Verhältnis vorhanden ist. Ein N₂/SF₆-Gemisch im Verhältnis zwischen 90/10 und 80/20 verfügt über gute isolierende Eigenschaften. Ein derartiges Gemisch weist gewisse Vorteile auf, insbesondere den, den Verankerungspunkt eines Lichtbogens durch Verzweigung auf einen metallischen Bereich auszubreiten, wodurch die lokale Gefahr der übermäßigen Erwärmung und des Schmelzens des Metalls begrenzt wird. Desweiteren ist die Gefahr einer exothermen chemischen Reaktion beseitigt, und das dissoziierte SF₆ regeneriert sich rasch.
Die Anmelderin hat ihrerseits die Möglichkeit untersucht, den rohrförmigen Querschnitt der Abschnitte bildenden gasisolierten Leitungen zu verringern, die Stoß an Stoß durch Verbindungsmodule verbunden sind, wodurch das Risiko des Auftretens eines Lichtbogens an einem Isolator eines Moduls sowie zwischen dem zentralen Leiter und der Umhüllung eines Leitungsabschnitts weitmöglichst begrenzt wird. Sie hat daher versucht, in einem Modul einen einfachen und kostengünstigen Überspannungsableiter auszuführen, der es gestattet, eventuelle Durchschlagsüberspannungen zu beseitigen, die zwischen dem Leiter und der Umhüllung auftreten könnten, damit ein eventueller Lichtbogen ausschließlich in einem bestimmten Bereich des Moduls und mit ausreichendem Abstand zum Isolator erfolgt, damit dieser hierdurch nicht beeinträchtigt wird. Sie hat eine innere Modulstruktur konzipiert, die einen rotationssymmetrischen Überspannungsableiter umfasst, der in einem bestimmten längsgerichteten ringförmigen Bereich angeordnet ist, damit eine Durchschlagsüberspannung nur in Höhe dieses Bereichs auftreten kann. Ein derartiger Überspannungsableiter muss es zunächst ermöglichen, nach dem Erzeugen eines Lichtbogens die Tests eines Moduls fortsetzen zu können, ohne dass ein Austausch des Isolierkegels erforderlich ist. Er muss es auch soweit wie möglich erlauben, den Betrieb einer Leitung mit einem erfindungsgemäßen Modul fortzusetzen, nachdem eine Überspannung einen inneren Lichtbogen in Höhe des Ableiters bewirkt hat.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verbindungsmodul für eine gasisolierte Hochspannungsleitung in einem Netz zur Übertragung elektrischer Energie, das dazu bestimmt ist, Leitungsabschnitte elektrisch und mechanisch zu verbinden, die jeweils aus einem rohrförmigen Leiter gebildet sind, der innen in einer rohrförmigen, mit unter Druck stehendem dielektrischem Gas gefüllten Umhüllung koaxial angeordnet ist, und das eine äußere rohrförmige Metallstruktur, eine mit Kopplungsmitteln versehene innere rohrförmige Struktur und eine dazwischen liegende Positionierungsstruktur umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Kopplungsmittel der inneren rohrförmigen Struktur eine zylindrische Buchse mit einem Hohlraum bildet, in welchen das Ende des rohrförmigen Leiters eingesteckt wird, wobei die zylindrische Buchse an ihrem Ende einen ersten ringförmigen Bereich mit einer konvexen Außenfläche im Wesentlichen gegenüber einem zweiten ringförmigen Bereich der Innenwand der äußeren rohrförmigen Struktur umfasst, wobei der zweite ringförmige Bereich Vorwölbungen aufweist, die auf der Innenwand ausgebildet sind und wenigstens in Höhe der Fläche münden, die diese Wand begrenzt, und dadurch dass der erste und der zweite ringförmige Bereich von der dazwischen liegenden Struktur beabstandet und so angeordnet sind, dass ein Ableiter zum Beseitigen eventuell zwischen dem Leiter und der Umhüllung eines der zu verbindenden Leitungsabschnitte auftretender Durchschlagsüberspannungen gebildet wird, damit das Risiko einer eventuellen Lichtbogenzündung in der Leitung ausschließlich in Höhe dieser ringförmigen Bereiche liegt.
Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls sind die Vorwölbungen durch Materialvertiefung der Innenwand der äußeren rohrförmigen Struktur gebildet und münden in Höhe der Fläche, die diese Wand begrenzt, insbesondere damit der zweite ringförmige Bereich eine Falle für Metallpartikel bildet. Die Materialvertiefung kann vorteilhafterweise aus koaxialen kreisförmigen Rillen gebildet sein.
Die Erfindung, ihre Merkmale und ihre Vorzüge werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den nachstehend genannten Zeichnungen verdeutlicht.
1 zeigt schematisch eine gasisolierte Hochspannungsleitung, die aus Abschnitten gebildet ist, die durch Module verbunden sind.
2 zeigt eine axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls und von zwei Leitungsabschnitten, die durch dieses verbunden werden können.
3 ist eine Vergrößerung eines Teils aus 2, die den ringförmigen Bereich eines Überspannungsableiters in einem erfindungsgemäßen Verbindungsmodul in einer Schnitthälfte zeigt.
4 ist eine Ausführungsvariante der in 3 dargestellten Ausführung.
Es wird angenommen, die in 1 schematisch dargestellte gasisolierte Hochspannungsleitung ist mit Hilfe von Leitungsabschnitten 1, 1' zusammengesetzt, die Stoß an Stoß mittels Verbindungsmodulen 2, 2' miteinander verbunden sind. Jeder Abschnitt umfasst einen rohrförmigen Leiter 3 oder 3', der in Längsrichtung innen in einer rohrförmigen Umhüllung 4 oder 4' angeordnet ist, welche mit Isoliergas gefüllt ist, zum Beispiel einem Gemisch auf der Grundlage von Schwefelhexafluorid (SF₆) und Stickstoff (N₂). Es wird angenommen, dass die Abschnitte 1, die Leiter 3 und die Umhüllungen 4 in diesem Fall geradlinig sind, wohingegen angenommen wird, dass der Abschnitt 1', der Leiter 3' und die Umhüllung 4' gebogen sind. Die geradlinigen Abschnitte sind im Allgemeinen Elemente, die aus axialen rohrförmigen Leitern 3 und Umhüllungen 4 gebildet sind, die eine große Länge habe, zum Beispiel einige Dutzend Meter. Es ist ein Verbindungsmodul 2 oder 2' zum Einfügen zwischen zwei Stoß an Stoß angeordneten Abschnitten vorgesehen, das eine äußere rohrförmige Struktur 6 aufweist, in der innen eine innere rohrförmige Struktur 7 in Längsrichtung angeordnet ist. Diese rohrförmige Struktur 7 kann eine einteilige Struktur sein, sie kann aber auch aus zwei rohrförmigen Teilen gebildet sein, die durch ihre durch Verschraubungsmittel aneinander gefügten Befestigungsflächen 7A und 7B fest miteinander verbunden gehalten werden, wie in 2 dargestellt. Im Falle einer einteiligen Struktur ist diese von einem Metallstück vorzugsweise aus Aluminium gebildet, das bearbeitet oder gegossen ist. Die Zwischenstruktur 11, die aus einem Gussmaterial, zum Beispiel einem Harz, gebildet ist, vermag somit direkt in einer mehrteiligen Gießform gegossen zu werden, um die herum vorab die innere und äußere rohrförmige Struktur des Moduls angeordnet worden sind.
Eine innere rohrförmige Struktur 7 umfasst an einem ersten Ende erste Kopplungsmittel 9 in Form einer Buchse mit einem Durchmesser, der größer ist als der eines rohrförmigen Leiters 3 des Leitungsabschnitts, derart, dass eine trennbare Verbindung mit dem Leiter 3 hergestellt wird, der während der Montage der Leitung in die Buchse eingesteckt werden soll. Sie umfasst an einem zweiten Ende zweite Kopplungsmittel 10 ebenfalls in Form einer Buchse, die eine feste oder trennbare Verbindung mit einem rohrförmigen Leiter 3 eines anderen Leitungsabschnitts herzustellen erlauben. Dieser andere rohrförmige Leiter 3 ist mit dem Ende des offenen Endstücks des zweiten Kopplungsmittels 10 zum Beispiel durch eine klassische Schweißverbindung 21 vorzugsweise fest verbunden.
Die innere rohrförmige Struktur 7 und die äußere rohrförmige Struktur 6 des Moduls sind miteinander durch eine dazwischen liegende Positionierungsstruktur 11 verbunden, die aus einem Isolierstoff ausgeführt ist und im Allgemeinen als Isolierkegel bezeichnet wird, da sie vorzugsweise eine kegelstumpfartige Form hat. Dieser Kegel 11 ist auf einer Längsachse ausgerichtet, die den drei Modulstrukturen gemeinsam ist, und weist eine kreisförmige Öffnung 12 mit gleicher Achse auf, in der die scheibenförmigen Befestigungsflächen 7A und 7B aneinander gefügt werden. Diese Befestigungsflächen haben den gleichen Außendurchmesser wie die kreisförmige Öffnung, um gemäß der Längsachse des Moduls fest ausgerichtet gehalten zu werden und eine gute Dichtigkeit gegenüber dem Gas in Höhe ihres Umfangs zu gewährleisten. Die auf diese Weise ausgeführte Positionierung der Kopplungsmittel 9 und 10 zu beiden Seiten des Bereichs, in dem ihre Befestigungsflächen 7A und 7B von dem Isolierkegel 11 umschlossen werden, erlaubt es, die Beanspruchungen, die auf diesen Kegel einwirken, auf Grund des Gewichts der beiden verbundenen rohrförmigen Leiter 3 auszugleichen.
Bei einer Ausführungsform ist die Zwischenstruktur 11 eines Moduls massiv, um jeglichen Durchgang des in einem Leitungsabschnitt enthaltenen Isoliergases durch das Modul zu verhindern. Bei einer Ausführungsvariante ist diese Zwischenstruktur 11 durchbrochen, wobei die Öffnungen in dem konischen Teil ausgeführt sind, der zwischen der inneren und der äußeren rohrförmigen Struktur verläuft, um ein Zirkulieren des Isoliergases zwischen den beiden Leitungsabschnitten zu ermöglichen, die durch das Modul miteinander verbunden werden.
Der Kegel oder die Zwischenstruktur 11 ist in einer inneren kreisförmigen Rille 13 der äußeren rohrförmigen Struktur 6 in der Nähe eines derer Enden befestigt. Die beiden Enden dieser Struktur 6 sind mit in 2 ersichtlichen Kopplungsmitteln 8, 8' versehen, die die Befestigung und die elektrische Verbindung von zwei Umhüllungen von Leitungsabschnitten zu beiden Seiten des Moduls erlauben.
Die ersten Kopplungsmittel 9 sind in Form einer zylindrischen Buchse mit einem Innendurchmesser ausgeführt, der ausreicht, um das Einstecken eines Endes eines rohrförmigen Leiters 3 darin zu ermöglichen. Diese Buchse weist einen Hohlraum 14 auf, dessen Tiefe so gewählt ist, dass ein begrenztes Gleiten des rohrförmigen Leiters möglich ist, der darin eingesteckt wird. Dieses Gleiten ist zunächst während der Montage erforderlich, dann bei temperaturabhängigen Veränderungen der Länge des Leitungsabschnitts, wenn sich ein Teil der Leitung in einer Umgebung befindet, in der die Temperatur schwankt. Die elektrische Verbindung der ersten Kopplungsmittel 9 mit dem Leiter 3 wird entweder durch direkten Metallkontakt oder durch wenigstens einen in dem Hohlraum 14 angeordneten Gleitkontakt 15 hergestellt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verbindungsmodul hat die die ersten Kopplungsmittel 9 bildende zylindrische Buchse einen Durchmesser, der größer ist als der der rohrförmigen Leiter 3 und der die zweiten Kopplungsmittel 10 bildenden zylindrischen Buchse, wodurch das durchschnittliche elektrische Feld zwischen der Außenfläche der ersten Kopplungsmittel 9 und der Innenfläche der äußeren rohrförmigen Struktur 6 größer ist als das im Übrigen zwischen dem Leiter und der Umhüllung der Leitung vorhandene elektrische Feld. Ferner weist das offene Ende der ersten Kopplungsmittel einen ersten ringförmigen Bereich 17 mit einer Außenfläche 17' auf, die mit einer bestimmten Wölbung abgerundet ist, derart, dass dieser erste Bereich einen Bereich zum Auslösen und Verankern eines Lichtbogens im Falle von Überspannungen an der Leitung bildet.
Ferner ist ein zweiter ringförmiger Bereich 18 auf der Innenwand der äußeren rohrförmigen Struktur 6 im Wesentlichen gegenüber dem ersten ringförmigen Bereich vorgesehen, das heißt in gleicher Längshöhe im Modul. Dieser zweite ringförmige Bereich weist Vorwölbungen 16 auf, die auf der Innenwand ausgebildet sind und wenigstens in Höhe der Fläche 5 münden, die diese Wand begrenzt. Derartige Vorwölbungen bilden Verankerungspunkte für eventuell auftretende Lichtbögen, die in Höhe des ersten ringförmigen Bereichs entstehen. Der erste und der zweite ringförmige Bereich 17 und 18 sind mit ausreichendem Abstand zu der Zwischenstruktur 11 angeordnet, damit eventuelle Lichtbögen diese Struktur nicht beschädigen können. Die durch diese ringförmigen Bereiche hergestellte Einheit bildet einen Ableiter zum Beseitigen eventuell zwischen dem Leiter 3 und der Umhüllung 4 der Leitung auftretender Durchschlagsspannungen. Es ist somit möglich, nicht nur in einem Leitungsabschnitt sondern auch in dem Bereich eines Moduls, in dem sich die Zwischenstruktur 11 befindet, fast jedes Risiko eines Durchschlags zu beseitigen. Es ist nochmals darauf hinzuweisen, dass sich der die Zwischenstruktur bildende Isolierstoff nach einem Durchschlag nicht regeneriert, und dass daher das Interesse rührt, jegliches Risiko eines Lichtbogens, der auf dieser Isolierstruktur seinen Fußpunkt haben kann, zu beseitigen.
Die elektrische Verbindung der ersten Kopplungsmittel 9 mit dem Leiter 3 kann mittels bekannter Mittel erfolgen, die aus wenigstens einem in dem Hohlraum 14 angeordneten Gleitkontakt 15 bestehen, wobei eine Staubschutzdichtung die Vorrichtung in der Nähe des Kontakts 15 ergänzen kann oder an diesen angefügt ist. Das Vorhandensein eines Gleitkontakts 15, wie in 2 bis 4 dargestellt, erlaubt vorteilhafterweise, den durch die Rundung des ersten ringförmigen Bereichs 17 bewirkten Endeffekt durch die örtliche Verjüngung der Dicke der die ersten Kopplungsmittel 9 bildenden zylindrischen Buchse auf Grund der zum Einführen des Kontakts 15 erforderlichen Materialvertiefung zu verstärken. Ein derartiges Schnittprofil für das Ende der Buchse, das dem Auffangpunkt eines Blitzableiters vergleichbar ist, bewirkt einen Endeffekt, der dazu führt, dass ein eventueller Lichtbogen nur ausschließlich an diesem ersten ringförmigen Bereich 17 seinen Fußpunkt haben kann.
In Höhe des zweiten ringförmigen Bereichs können die Vorwölbungen 16 aus koaxialen, ringförmigen Einsätzen bestehen, die aus einem identischen oder einem anderen leitfähigen Material als dem, aus dem die Umhüllung 4 besteht, ausgeführt und auf der Innenwand der äußeren rohrförmigen Struktur 6 befestigt sind, um über die diese Wand begrenzende Fläche 5 überzustehen. Eine derartige Ausführung ist in 4 dargestellt.
Die Vorwölbungen 16 können auch durch Materialvertiefungen der Innenwand der äußeren rohrförmigen Struktur gebildet sein, zum Beispiel durch Aushöhlen der ringförmigen Rillen 19 derart, dass in dem zweiten ringförmigen Bereich 18 im Längsschnitt eine eingekerbte Fläche erzielt wird, wie in 2 und 3 dargestellt. Diese Vorwölbungen werden somit durch die Erhebungen der Zacken gebildet und münden in Höhe der Fläche 5. Obgleich die Vorwölbungen nicht jenseits der Fläche 5 münden, bewirkten sie dennoch für das elektrische Feld einen Spitzeneffekt. Durch die Anmelderin wurde errechnet und konnte nachgeprüft werden, dass das elektrische Feld zwischen den ringförmigen Bereichen 17 und 18 mit einer derartigen Auskehlung des zweiten ringförmigen Bereichs derart ist, dass ab einem bestimmten Überspannungswert ein eventueller Lichtbogen ausschließlich zwischen diesen beiden ringförmigen Bereiche entsteht und in jedem Bereich seinen Fußpunkt hat.
Für diese Ausführungsform ist es vorteilhaft, als isolierendes Medium ein Gasgemisch zu verwenden, in dem SF₆ in einem geringeren Verhältnis vorhanden ist, um durch die Verzweigung des Lichtbogens in einem derartigen Gemisch insbesondere das Risiko der übermäßigen Erwärmung der Vorwölbungen, auf denen ein Lichtbogen seinen Fußpunkt hat, beträchtlich zu begrenzen. Die innere und die äußere rohrförmige Struktur 7 und 6 können demnach vorteilhafterweise vollständig aus Aluminium ausgeführt sein, wobei es jedoch dem Überspannungsableiter möglich ist, Lichtbögen relativ hoher Stärke standzuhalten, die in einer Leitung im Betrieb auftreten. Versuche haben gezeigt, dass es möglich ist, ein N₂/SF₆-Gemisch in Verhältnissen von annähernd 90/10 zu verwenden, das gute Regenerationseigenschaften nach einem Lichtbogen aufweist.
Die Mulden zwischen den Vorwölbungen bilden vorteilhafterweise im unteren Teil eines Moduls Fallen für Metallpartikel infolge der Verringerung des elektrischen Feldes zwischen einer Erhebung und einer Mulde. Diese Partikel, die zum Beispiel in den Bereichen entstehen, in denen ein Kontakt zwischen den beweglichen Teilen bezüglich einander besteht, oder durch Einwirkungen von außen eingeführt werden, verlagern sich unter der gemeinsamen Wirkung der Gravitation und des elektrischen Wechselfeldes. Die Fallen erlauben es, die Verlagerung der Partikel innen in den Leitungsabschnitten und Modulen zu unterbinden und ihre Ablagerung auf einem Isolator weitmöglichst zu verhindern. Es ist anzumerken, dass eine Ausführung mit ringförmigen Einsätzen, wie in 4 dargestellt, ebenfalls die gleiche Funktion zum Einfangen der Partikel bewirkt.
Die Ausführung der Vorwölbungen durch Materialvertiefung erlaubt eine relativ einfache Bearbeitung des zweiten ringförmigen Bereichs 18 ausgehend von der äußeren rohrförmigen Struktur 6. Die Kosten hierfür sind im Vergleich zu einer Ausführung mit ringförmigen Einsätzen günstig. Die Materialvertiefung ist natürlich nicht beschränkt auf eine Auskehlung, und weitere Ausführungen können in Betracht gezogen werden, zum Beispiel eine Vertiefung mit geringer Tiefe in Form von Quadraten, durch die die Vorwölbungen in Höhe der Fläche 5 bündig sind.

Claims

Verbindungsmodul (2) für gasisolierte Hochspannungsleitungen in einem Netz zur Übertragung elektrischer Energie, welches dazu bestimmt ist, Leitungsabschnitte (1, 1') elektrisch und mechanisch zu verbinden, welche jeweils aus einem rohrförmigen Leiter (3, 3') gebildet sind, der innen in einer rohrförmigen, mit unter Druck stehendem dielektrischen Gas gefüllten Umhüllung (4, 4') koaxial angeordnet ist, umfassend: – eine äußere rohrförmige Metallstruktur (6), deren beiden Enden jeweils mit Mitteln (8, 8') versehen sind, die es dieser erlauben, mit einem Ende der rohrförmigen Umhüllung eines Leitungsabschnitts verbunden zu werden; – eine innere rohrförmige Struktur (7), die aus einem leitfähigen Material gebildet ist und koaxial zu der äußeren rohrförmigen Struktur angeordnet ist und deren Enden jeweils mit einem ersten und einem zweiten rohrförmigen Kopplungsmittel (9, 10) versehen sind, das die Struktur mit einem Ende des rohrförmigen Leiters (3, 3') eines Leitungsabschnitts zu verbinden erlaubt, – eine dazwischen liegende Positionierungsstruktur (11), die aus einem Isolierstoff gebildet ist, mittels derer die innere rohrförmige Struktur (7) des Moduls innen in der äußeren rohrförmigen Struktur (6) gehalten wird; dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Kopplungsmittel (9) der inneren rohrförmigen Struktur eine zylindrische Buchse mit einem Hohlraum bildet, in welchen das Ende des rohrförmigen Leiters (3, 3') eingesteckt wird, wobei die Buchse an ihrem offenen Ende einen ersten ringförmigen Bereich (17) mit einer konvexen Außenfläche umfasst, die sich im Wesentlichen gegenüber einem zweiten ringförmigen Bereich (18) der Innenwand der äußeren rohrförmigen Metallstruktur befindet, wobei der zweite ringförmige Bereich Vorwölbungen (16) aufweist, die durch Metallvertiefungen der Innenwand gebildet sind oder aus Metalleinsätzen bestehen, die direkt an dieser Wand befestigt sind, und dadurch dass die ringförmigen Bereiche (17, 18) von der dazwischen liegenden Struktur (11) beabstandet und so ausgebildet sind, dass ein Ableiter zum Beseitigen eventuell zwischen dem Leiter (3, 3') und der Umhüllung (4, 4') eines der zu verbindenden Leitungsabschnitte auftretender Durchschlagsüberspannungen gebildet wird, damit das Risiko einer eventuellen Lichtbogenzündung in der Leitung ausschließlich in Höhe dieser ringförmigen Bereiche liegt.
Modul nach Anspruch 1, bei dem die Vorwölbungen (16) durch Metallvertiefungen der Innenwand der äußeren rohrförmigen Struktur (6) gebildet sind und in Höhe der Fläche (5) münden, die diese Wand begrenzt, damit Metallpartikel in diesen Vertiefungen gefangen bleiben können.
Modul nach Anspruch 2, bei dem die Materialvertiefung aus koaxialen ringförmigen Rillen (19) besteht.
Modul nach Anspruch 1, bei dem die Vorwölbungen (16) durch koaxiale ringförmige Einsätze gebildet sind.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein ringförmiger Gleitkontakt (15) in einer Vertiefung der rohrförmigen Innenwand der durch das erste Kopplungsmittel (9) gebildeten Buchse in der Nähe des ersten ringförmigen Bereichs (17) derart angeordnet ist, dass der durch diesen ersten Bereich bewirkte Endeffekt verstärkt wird, um dazu beizutragen, dass eine eventuelle Lichtbogenzündung ausschließlich in Höhe des ersten und des zweiten ringförmigen Bereichs erfolgt.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, bei dem die innere rohrförmige Struktur (7) aus einem einzigen einteiligen Metallstück ausgeführt ist.
Modul nach Anspruch 6, bei dem das einteilige Metallstück aus einem Gussmaterial ausgeführt ist und direkt in einer Gießform gegossen wird, um die herum vorab die innere und äußere rohrförmige Struktur angeordnet worden sind.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, bei dem die innere rohrförmige Struktur (7) und die äußere rohrförmige Metallstruktur (6) aus Aluminium sind, wohingegen die dazwischen liegende Struktur (11) aus Gießharz ist.
Modul nach Anspruch 8, bei dem das isolierende Medium ein Gasgemisch aus N₂/SF₆ im Verhältnis zwischen 90/10 und 80/20 ist.