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Publication number: DES0021221MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 30. Januar 1936 Bekamxigemacht ani 1. März 1956Registration date: January 30, 1936 Published on March 1, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Erfindung betrifft Elektroden und deren Anwendung zur Beeinflussung des elektrischen Feldes in elektrischen Hochspannungsapparaten, in denen eine ,symmetrische. Verteilung des elektrischen Feldes um eine Achse vorhanden ist und ein, hoher Spannungsabfall in der Nähe der Elektroden auftritt, wie dies beispielsweise 'bei Endverschlüssen, Durchführungen und Verbindungen von elektrischen Hochspannungskabeln der Fall ist. E_;s ist bekannt, die Verteilung des elektrischen Feldes in solchen Fällen durch in das elektrische Feld gebrachte, und •gegebenenfalls an ein bestimmtes Potential angeschlossene Metallelektroden, zu beeinflussen.The invention relates to electrodes and their use for influencing the electrical field in electrical high-voltage apparatus in which one, symmetrical. Distribution of the electric field around an axis is present and a 'high voltage drop occurs in the vicinity of the electrodes, as is the case, for example, with terminations, bushings and connections of electrical high-voltage cables. E _; It is known that in such cases the distribution of the electric field can be influenced by metal electrodes placed in the electric field and possibly connected to a certain potential.

Gemäß der Erfindung werden diese konzentrisch zur Symmetrieachse des elektrischen Feldes angeordneten Elektroden ringförmig ausgebildet und allseitig dicht mit Isolierstoff, z.B. einer fest aufgebrachten Isolierbandwicklung, ,bedeckt.According to the invention, these are arranged concentrically to the axis of symmetry of the electric field Electrodes are ring-shaped and sealed on all sides with insulating material, e.g. a firmly attached one Electrical tape winding,, covered.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Darin zeigen die Fig. 1,2,3 und 4 verschiedene Konstruktionsformen der mit Isolierstoff bedeckten Elektrode gemäß der Erfin-Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. These are shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4 different construction forms of the electrode covered with insulating material according to the invention

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dung. Fig. 5 zeigt einen Teil der Elektrode, und zwar die Ausbildung eines Verbinders für die Elektrode. Fig. 6, 7 und 8 stellen ,schematisch elektrische Apparate dar, in denen Elektroden gemäß der Erfindung verwendet sind.manure. Fig. 5 shows part of the electrode, namely the formation of a connector for the electrode. 6, 7 and 8 schematically represent electrical apparatus in which electrodes according to of the invention are used.

Die Elektroden gemäß „der Erfindung haben eine toroidale Form, d. h. die Form eines Ringes. Fig. ι zeigt die Elektrode im Schnitt in ihrer einfachsten Form. Mit i-i ist die Symmetrieachse des elekirischen Feldes bezeichnet, während 2 die Elektrode aus leitendem Material ist, die entweder einen vollen Querschnitt haben kann, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, oder aber hohl ausgeführt und dann gegebenenfalls mit einem beliebigen Stoff ausgefüllt werden kann. Die Elektrode 2 ist mit einer Umhüllung aus Isoliermaterial zweckmäßig in der Form eines in dichten überlappten Windungen aufgebrachten Bandes versehen, die fest auf der Oberfläche des Ringquerschnitts aufliegen.The electrodes according to "the invention have a toroidal shape, i. H. the shape of a ring. Fig. Ι shows the electrode in its simplest form in section. With i-i is the symmetry axis of the electrical Field, while 2 is the electrode made of conductive material, either a can have full cross-section, as shown in the drawing, or made hollow and can then be filled in with any substance if necessary. The electrode 2 is with a sheath made of insulating material expediently in the form of a tightly overlapped turns applied tape, which rest firmly on the surface of the ring cross-section.

Dieser Querschnitt kann entsprechend der jeweiligen Verwendung entweder kreisförmig, ellip-' tisch oder von einer beliebigen anderen Form sein, gegebenenfalls mit geradlinigen oder auch konkaven Teilen.This cross-section can be either circular, elliptical, or table or of any other shape, possibly straight or concave Divide.

Die Isolation kann beispielsweise aus Textilfasern, insbesondere Seide, hergestellt sein, jedoch ist das in der Hochspannungstechnik bewährteste Isoliermaterial Papier, das in Form von Bändern aufgebracht und mit einer isolierenden Flüssigkeit vor und/oder nach dem Aufbringen auf den Ring getränkt wird. Infolge der unterschiedlichen Länge der in verschiedener Entfernung von der Symmetrieachse i-i liegenden Ringkreise ist der Isolationsauftrag in der Nähe der Achse (Teil 5) stärker als in größerem Abstand von der Symmetrieachse (Teil 4).The insulation can for example be made of textile fibers, in particular silk, however is the most tried and tested insulating material in high-voltage technology, paper, which is in the form of tapes applied and with an insulating liquid before and / or after application to the ring is soaked. As a result of the different lengths of the at different distances from the axis of symmetry i-i lying ring circles, the insulation application near the axis (part 5) is stronger than at a greater distance from the axis of symmetry (part 4).

Um eine faltenlose, dichte Papierbewicklung zu erzielen, ist es notwendig, daß die Breite der aufzuwickelnden Bänder sowohl dem inneren Durchmesser des Ringes als auch dem Durchmesser des Ringquerschnitts angepaßt ist. In manchen Fällen empfiehlt es sich zur Erzielung einer höheren mechanischen .Spannung in den Papierbandwitiklungen, die Elektroden in einem Teil ihrer äußeren Oberfläche etwas konkav zu gestalten, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Falle wird nach dem Aufbringen der Papierbandbewicklung auf die Elektrode ein Isolierband 6 auf den konkaven Teil des Ringes aufgewickelt, so daß die Papierbandbewickilung an allen Stellen dicht auf der Elektrode aufliegt. Auf diese Weise kann man erreichen, daß die Papierbandbewicklung auf einen Ring mit nicht kreisförmigem Querschnitt ebenso fest wie auf einen kreisförmigen Querschnitt aufgebracht' werden kann.In order to achieve a wrinkle-free, tight paper winding, it is necessary that the width of the wound Bands is adapted to both the inner diameter of the ring and the diameter of the ring cross-section. In some cases it is recommended to achieve a higher mechanical tension in the paper tape movements, to make the electrodes somewhat concave in part of their outer surface, as shown in FIG Fig. 2 is shown. In this case, after the paper tape winding has been applied to the Electrode wound an insulating tape 6 on the concave part of the ring, so that the paper tape wrapping rests tightly on the electrode at all points. In this way you can achieve that the paper tape winding on a ring with a non-circular cross-section as tightly as can be applied to a circular cross-section.

In der Fig. 3 ist der Fall dargestellt, daß die elektrische Spannung zwischen der Ringelektrode 2 und einer koaxial zu ihr angeordneten inneren Elektrode 7 liegt, so daß also die Isolation auf der Innenseite der Ringelektrode elektrisch stark beansprucht wird. In dem in Fig. 4 dargestellten Fall besteht dagegen die Spannung zwischen der Ringelektrode 2 und einer äußeren koaxialen Elektrode 7.In Fig. 3 the case is shown that the electrical voltage between the ring electrode 2 and an inner electrode 7 arranged coaxially with it, so that the insulation is on the The inside of the ring electrode is subjected to high electrical loads. In the case shown in FIG on the other hand, there is a voltage between the ring electrode 2 and an outer coaxial electrode 7.

Falls 'das elektrische Feld in der Richtung der Achse i-i liegt, werden die senkrecht zur Achse liegenden Isolationsschichten an den Enden des Ringquerschnitts beansprucht. Es ist nicht erforderlich, daß die nicht beanspruchten Teile der Isolation besonders fest zusammengepreßt oder gestützt werden. Infolgedessen können die Elektroden, beispielsweise aus Gründen der Gewichtsersparnis, aus Metallblech hergestellt werden und an der nicht beanspruchten Seite offen bleiben, wie dies in Fig. 3 und 4 dargestellt ist.If 'the electric field is in the direction of the axis i-i, they will be perpendicular to the axis lying insulation layers at the ends of the ring cross-section claimed. It is not necessary, that the parts of the insulation that are not stressed are particularly tightly pressed together or supported. As a result, the electrodes can, for example, to save weight, from Sheet metal are made and at the unclaimed Page remain open, as shown in FIGS. 3 and 4.

Es ist nun verhältnismäßig selten, daß die Elefctroden, ohne daß ihnen irgendein bestimmtes Potential aufgezwungen wird, in das elektrische Feld eingebracht werden und sich dann auf das durch ihre Lage im elektrischen Feld bestimmte Potential einstellen. In den meisten Fällen werden die Elektroden mit irgendeinem Spannung führenrden Teil verbunden und werden deshalb mit Mitteln zur Herstellung einer solchen Verbindung aus-· gerüstet, die im folgenden einfach als Verbinder bezeichnet werden. .It is now comparatively seldom that the elephant electrodes without any definite potential being forced upon them, into the electrical Field are introduced and then on that determined by their position in the electric field Adjust potential. In most cases the electrodes will be at some voltage Part connected and are therefore equipped with means for establishing such a connection armed, which are simply referred to as connector in the following. .

Der Verbinder wird zweckmäßig an einer solchen Stelle der Elektrode angeordnet, an der die elektrische Feldstärke sehr gering ist. Falls die Elektrode hohl ist und eine unterbrochene Oberfläche aufweist, wird der Verbinder vorzugsweise im Innern der Elektrode, wie dies bei 8 in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, angeordnet. Dort ist ein Metalldraht oder eine Litze 9 an der Innenseite der Elektrode befestigt und durch eine Bohrung in der Papierisolation auf der der Gegenelektrode entgegengesetzten Seite herausgeführt. Die Isolierung wird nach dem Aufbringen der Papierbandumwick-.lung durchbohrt und sodann der vorher im Innern der Elektrode untergebrachte Draht durch die Bohrung gezogen.The connector is expediently arranged at such a point on the electrode where the electrical Field strength is very low. If the electrode is hollow and has an interrupted surface the connector is preferably located inside the electrode, as at 8 in FIG. 3 and 4 is shown. There is a metal wire or strand 9 on the inside of the Electrode attached and through a hole in the paper insulation on the opposite electrode Side led out. The insulation is removed after the paper tape has been wrapped pierced and then the wire previously placed inside the electrode through the Hole drawn.

Ist dagegen die Elektrode mit einem vollen Querschnitt hergestellt, kann der Verbinder, wie dies in Fig. S dargestellt ist, an einer abgeflachten Stelle A der Elektrode befestigt werden, in der eine mit Gewinde versehene Bohrung 10 liegt.If, on the other hand, the electrode is made with a full cross-section, the connector, as shown in FIG. 5, can be attached to a flattened point A of the electrode in which a threaded hole 10 is located.

Die Elektrode gemäß der Erfindung kann in ,zahlreichen Fällen an Hochspannungsgeräten angewandt werden. Von besonderer Wichtigkeit ist ihre Anwendung für Kabelendverschlüsse, Durchführungen und Kabelverbindungen.The electrode according to the invention can be applied to high voltage devices in numerous cases will. Their application for cable terminations and bushings is of particular importance and cable connections.

In Fig. 6 ist schematisch ein Kabelendverschluß dargestellt, bei dem eine Reihe von mit Isolierstoff bedeckten Ringelektroden 11 gemäß der Erfindung verwendet ist. Sie sind elektrisch miteinander und mit dem Bleimantel 12 des Kabels verbunden und bilden eine Art trichterförmiger Verlängerung des Bleimantels. In Anbetracht ihrer hohen Durchschlagsfestigkeit bilden sie eine Sicherung gegen einen Durchschlag an der durch die hohe elektrische Beanspruchung besonders gefährdeten Stelle des . Kabelendverschlusses.In Fig. 6, a cable termination is shown schematically, in which a number of with insulating material covered ring electrodes 11 is used according to the invention. They are electric with each other and connected to the lead sheath 12 of the cable and form a kind of funnel-shaped extension of the Lead jacket. In view of their high dielectric strength, they form a fuse against a breakdown at the point of the . Cable termination.

Fig. 7 zeigt ebenfalls in sc'hematischer Darstellung eine Durchführung. Der Leiter 13 ist an der Durchgangsstelle mit der Isolation 14 bedeckt und von einer Reihe von Ringelektroden 11 umgeben. Diese haben ebenfalls einen nach -beiden Seiten der7 also shows a schematic representation an implementation. The conductor 13 is covered at the passage point with the insulation 14 and surrounded by a series of ring electrodes 11. These also have one on both sides of the

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Durchgangsstelle zunehmenden Durchmesser und sind untereinander verbunden und geerdet.Passage point increasing diameter and are interconnected and grounded.

Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet der Elektroden, gemäß der Erfindung bilden die Kabelverbindungen für Hochspannungskabel. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, können die Ringelektroden ii hier ebenfalls, wie bei den Kabelendverschlüssen, zur Bildung einer Verlängerung des Bleimantels zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit benutztA particularly important field of application of the electrodes, according to the invention, is the cable connections for high voltage cables. As shown in Fig. 8, the ring electrodes ii here also, as with the cable terminations, to form an extension of the lead sheath used to increase dielectric strength

ίο werden. Die Ringelektroden können jedoch bei der Kabelverbindung mit noch größerer Wirkung zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit zwischen dem Verbinder 15 der Kabelleiter und dem die Verbindungsstelle einschließenden Gehäuse 16, das mit dem Bleimantel verbunden ist, verwendet werden. Bekanntlich läßt es sich in vielen Fällen nicht vermeiden, daß der Verbinder der Kabelleiter eine unregelmäßige Oberfläche erhält, beispielsweise in Sperrmuffen für Ölkabel. In diesen Fällen wird der Verbinder mit einem metallischen Schirm 17 umgehen, der eine glatte Oberfläche aufweist und mit dem Kabelverbinder leitend verbunden ist. Dadurch wird eine geringere Beanspruchung der Isolierung erzielt, da es leichter ist, die glatte Oberfläche des Schirmes als die unregelmäßige Oberfläche des Kabelverbinders gegen Entladungserscheinungen ' nach dem Muffengehäuse zu sichern.ίο be. However, the ring electrodes can be used in the Cable connection with even greater effect to increase the dielectric strength between the Connector 15 of the cable ladder and the housing 16 enclosing the connection point, which is with connected to the lead sheath. It is known that in many cases it can not be avoided that the connector of the cable ladder a irregular surface, for example in locking sleeves for oil cables. In these cases the Handle connector with a metallic screen 17, which has a smooth surface and with is conductively connected to the cable connector. This results in less stress on the insulation achieved because it is easier to remove the smooth surface of the Shield as the irregular surface of the cable connector against discharge phenomena 'to secure after the socket housing.

Dieser Schirm kann als Ringelektrode gemäß der Erfindung ausgebildet werden und kann dabei die in Fig. 4 der Zeichnung dargestellte Form erhalten. Schließlich hat es sich noch als vorteilhaft herausgestellt, neben diesem unmittelbar über dem Verbinder angeordneten Schirm 17 weitere Ringelektroden 18 anzuordnen. Diese Elektroden werden ebenfalls mit dem Kabelverbinder verbunden und stehen daher ebenfalls unter Spannung. Ihre Wirkung besteht darin, daß sie die Durchschlagsfestigkeit in der Nähe der Enden des Kabelverbinders 15 erhöhen, die ebenfalls Anlaß zu Entladungen, d. h. zu Durchschlägen, geben können.This screen can be designed as a ring electrode according to the invention and can thereby obtained form shown in Fig. 4 of the drawing. Finally, it turned out to be beneficial in addition to this screen 17 arranged directly above the connector, further ring electrodes 18 to be arranged. These electrodes are also connected to the cable connector and are therefore also under tension. Their effect is that they increase the dielectric strength increase near the ends of the cable connector 15, which also give rise to discharges, d. H. to be able to give carbon copies.

Die isolierten Elektroden gemäß der Erfindung können mit Vorteil auch in anderen Fällen als in den oben beschriebenen verwendet werden. Ebenso können die Elektroden, ohne daß ihre Wirkung sich ändert, in anderen Formen als den beschriebenen hergestellt werden.The insulated electrodes according to the invention can also be used advantageously in other cases than in FIG those described above can be used. Likewise, the electrodes can be used without their effect changes, be produced in forms other than those described.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Electrode for influencing the electrical power Field in electrical high-voltage apparatus, in which there is a symmetrical distribution of the electrical field around an axis is present, characterized in that the electrode is annular and on all sides tight with insulating material, e.g. B. a firmly attached insulating tape is covered.

2. Electrode according to claim 1, characterized in that that they are hollow and optionally with any material, such. B. insulating oil is filled.

3. Electrode according to claim 1, characterized in that that they are made of sheet metal and facing away from the counter electrode Side is open.

4. Electrode according to claim 1, characterized in that that the connector connecting the electrode to an electrical potential is on the side facing away from the counter-electrode is passed through the insulating layer.

5. Use of the electrodes according to claims 1 to 4 for increasing the dielectric strength of cable terminations, bushings and cable connections, thereby characterized in that several electrodes with gradually increasing diameters on End of the cable jacket or at the point of passage arranged in a funnel shape and one below the other and-connected to the cable jacket or grounded. '80

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6. Application of the electrodes according to claim ι to 4 for cable connections, characterized characterized in that above the cable connector an expediently hollow and after the cable connector electrode that is too open and one next to it at the ends of the cable connector further electrodes are arranged, all of which are electrically connected to the cable conductor.

1 sheet of drawings