DE1938706A1 - Hochspannungsleitung - Google Patents

Description

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U.S.Serial No. 749,135

U.S.Filing Date.: July, 31, 1968

HIGH VOLTAGE ENGINEERING CORPORATION Burlington, Massachusetts, USA

Hochspannungsleitung

Die Erfindung betrifft eine Übertragungs- oder Hochspannungsleitung (Überlandleitung) mit einem hohlen Außenleiter und einem Innenleiter, der durch eine isolierende; radiale Stützanordnung im Außenleiter gehaltert und von ihm durch ein Gas isoliert ist» · .

Bekanntlich ist man bestrebt, immer größere elektrische Leistungen zu übertragen und nutzbar zu machen. Zur Zeit ist es noch üblich, die Leistung zu großen städtischen Bevölkerungszentren mittels Freileitungen zu übertragen, die vom Ort der Erzeugung zu den Verteilungs- und Benutzungssteilen führen. Die wenigen Ausnahmen hiervon bestehen in der Lieferung von Leistung in. Innenstadtbereiche und in einige der neuen und exklusiveren Vorortbereichen. Im erstgenannten Ausnahmefall war eine unterirdische L&isituagöübertragung wegen der .Bevölkerungsyerhältnisse, der beschränkten Nutzungsrechte und Wegerechte und aus Sicherheitsgründen notwendig, wenn höhere Spannungen und Leistungsbelastungen notwendig waren. Im anderen Fall bestand der Grund für unterirdische Kabel weniger in technischen und praktischen Beschränkungen als vielmehr in der ästhetischen Unversertheit ties Lebensbereiches, denn die Öffentlichkeit weigerte sich, den Ein-"

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• fluß von Hochspannungs-Ereileitüngen zu akzeptieren. Im übrigen unterliegt die unterirdische Übertragung kleiner Leistungsbeträge mit herkömmlichen Hochspannungskabeln mit Ölpapier und festem Dielektrikum sowohl technischen als auch wirtschaftlichen Beschränkungen. _; . .

Das Kabel mit fester Isolation ist typisch für die heute üblichen unterirdischen Kabel. Dieses Kabel besitzt einen Innenleiter, der eine Massivisolätion aufweist, die aus einem spiralförmig gewickelten Papier aufgebautist.und einam L· Takuum-Trocknungsverfahren ausgesetzt wird,, dem sich eine sorgfältige Imprägnierung jnit isolierendem Öl oder einem ähnlichen Material zum Ausfüllen von Lücken anschließt. Diese Kabel mit Massivisolatiön werden für Spannungen bis zu 34-5 kV verwendet, sind aber nicht genügend leistungsfähig und wirtschaftlich, weil sie bei wesentlich höheren Kosten je übertragener Leistungseinheit nur einem Bruchteil des Stromes zu führen vermögen, der bei einer mit dieser Spannung betriebenen 3?reiMtung möglich ist.

Seit Jahren hatte man sich auch schon mit der Möglichkeit befaßt, Freileitungen durch Hochspannungsleitungen mit kompri-

. miertem Gas als Isolator zu ersetzen, um sowohl die -.Schön--.

". heit der Landschaft zu erhalten_: wie auch mit vergleichbaren Kosten eine erhöhte ",Leistungsübertragung zu ermöglichen» Außerdem bieten die technischen Eigenschaften der mit Gas isolierten Hochspannungsleitung einzigartige Vorteile für die gegenwärtigen und zukünftigen Erfordernisse der unterirdi-~ sehen Übertragung elektrischer Leistung. Beispielsweise bietet eine starre, mit Gas isolierte Hochspannungsleitung im Gegensatz zu Ölpapierkabelsystemen folgende Vorteiles

1) Wird der Ladestrom wesentlich-'herabgesetzt und die zulässige■■ EelbuHgslänger ohne Eeaktanzkompensation^^ erhöht, und zwar wegen der niedrigeii Bielektrizitätskönstante von Gas, die selbst bei höhen Drücken praktisch Eins ist. Außerdem'

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kann die Elektrodengeometrie starrer konzentrischer.Leitung günstiger gewählt werden als im Falle flexibler Ölpapierkabel. Dieslsnn zu einer Gesamtverminderung der vergleichbaren Kapazität etwa um den !Faktor Vier führen·

2) Ergeben sich niedrige Dielektrizitätsverluste und ein niedrigerer Leiterwiderstand, besonders dann, wenn das komprimierte Gas unterhalb des Ionisationspegels gehalten wird. Unter diesen Umständen ist die Größe des Dielektrizitätsverlustes selbst bei hohen Gradienten- vernachläßigbar. Die Verwendung eines starren Hochspannungsleiters erlaubt und

. fördert die Verwendung größerer Querschnitte, wodurch sich ein entsprechender Stromgewinn und bessere Wärmeübertragungseigenschaften ergeben und eine größere Auswahlmöglichkeit der Leiterwerkstoffe besteht. Infolgedessen können Leistungen übertragen werden, welche diejenigen der üblichen Freileitungen gleicher Spannungen übertreffen.

3) Ergibt sich ein verbessertes thermisches Verhalten auf Grund der überlegenen Wärmeübertragungseigenschaften von komprimiertem Gas· Dies folgt daraus, daß die dielektrischen Eigenschaften von Gas nicht durch die Temperatur herabgesetzt werden, daß *emperaturintensive Werkstoffe für die Abstandshalter zulässig sind,und daß das größere äußere Rohr einen niedrigeren thermischen Widerstand gegen Erde besitzt. 4-) Schließlich bestehe» Eigenschaften hinsichtlich der Spannungsisolation, die für alle üblichen Spannungsgrößen ausreichen und ohne weiteres auf 1 000 kV bei 10 000 MW ausgedehnt werden können·

Versuche zur wirtschaftlichen Herstellung solcher Leitungen . scheiterten jedoch an strukturellen B?oblemen der Leitungs-

fertigung ₉ an Schwierigkeiten, die richtige radiale Position '■ i dee Innenleiters innerhalb des Außealeiters oder Gasbett halte rs eliüRuhalten, und daran, aneinandörg^en^epde Lei-P tungsabsofanitte so miteinander zu verbinden _f daß die erf order-* ., liehe Festigkeit gewährleistet und Verunreinigungen vermieden

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-werden· Außerdem war es bei bekannten Hochspannungsleitungen ' mit Gasisolation nicht möglich, die thermische Dehnung eines stark belasteten zentralen Leiters zu kompensieren, und es traten Schwierigkeiten bei dem Versuch auf, zwischen miteinander verbundenen Leitungsabsehnitten gasfeste Dichtungen vorzusehen, bei denen auch dann kein Leck auftritt, wenn das isolierende Gas unter Druck steht. Auch bestanden^elektrische Probleme hinsichtlich der elektrischen Verbindung zwischen den zentralen Leitern, der Aufrechterhaltung eines -bestimmten Gradientenim isolierenden Raum zwischen den keltern, unä-des' Verraeidens von Funkenüberschlägen an Stellen, * wo in der Leitung Stützglieder erforderlich sind· Weil diese und andere,Schwierigkeiten bisher nicht behoben werden konnten, verzögerte sich die kommerzielle Realisierung und Ausführung von Überland- oder Hochspannungsleitungen mit: Gasisolation·

Um die Isolationseigenschaften von Gasen bei Überatmosphärischen Drücken und die Ursachen für ein Versagen der Isolation zu erforschen, wurden in der Vergangenheit in vielfacher Hinsicht Untersuch^ungen angestellt· Diese Untersuchungen wurden jedoch im allgemeinen mit relativ kleinen Elektroden durchgeführt, die in komprimierte Gase eingetaucht wurden· Die Haupt faktoren, welche die Isolationsfestigkeit dieses Mediums beeinflussen, wurden dabei weitgehend geklärt· Beispielsweise fand man in Systemen mit kleinen Elektroden ein halbqüantitatives Verständnis des Einflusses, den die Art und der Druck des Gases, das Elektrodenmaterial, die Größe und Glattheit der Elektrodenoberflache, die geometrische Beziehung zwischen den Elektroden und die Polarität auf die Gleichstrom-Durchbruchspannung haben. Diese Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß in einem gegebenen System gelegentlich ein Funkenüberschlag oder Lichtbogen bei einer Spannung auftreten kann, die um ein Vielfaches niedriger ist als die Spannung, bei der zu einer anderen ²eit eine Isolation möglich ist. Weil aber ein Funlcenübee-schlag auf einer Hochspannungsleitung katastro-

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phale=Folgen haben könnte, ist dieser Streubereich oder die Änderbarkeit des Verhaltens ein schwieriges Problem, das mit bekannten Leitungen der vorliegenden Art nicht gelöst werden konnte, jedoch bei einer brauchbaren Ausführungsform überwunden werden mußy "

Bisher waren das Verständnis und die Kenntnisse hinsichtlich des Verhaltens von komprimiertem Gas als Isolator noch nicht soweit fortgeschritten.,'daß ein Entwurf einer Leitung mit der hohen Vorausbestimmbaren Zuverlässigkeit möglich war, wie sie für den Wechsel- oder ^leichstrombetrieb eines Hoch— Spannungsleitungsnetzes zur Übertragung einer hohen Leistung bei hoher Wirkspannung notwendig ist»

Die Erfindung bezweckt daher, eine mit Gas isolierte Übertragungs- oder Hochspannungsleitung anzugeben, die für die Übertragung von Leistung bis zu den am meisten verlangten Leistungsbeträgen im Höchstspannungsbereich geeignet ist. Die dielektrischen Verluste in der Leitung sollen auf ein Minimum herabgesetzt werden« Ferner soll ein kontinuierlicher einwandfreier Betrieb möglich seinj wenn sich der Inhenleiter auf Grund einer sich ändernden Leistungsbelastung in Längsrichtung ausdehnt und zusammenzieht· Ferner schafft die Erfindung eine Hochspannungsleitung mit Gasisolation, die als Einzelkomponenten oder modulare Einheiten herstellbar ist und dann auf freiem Gelände zusammengebaut werden kann« Der Innenleiter wird innerhalb des Außenleiters durch strategisch angeordnete Stützglieder gehaltert, welche einen bestimmten elektrischen Gradienten aufrechthalten, der die gewünschten Betriebsverhältnisse gewährleistet. Schließlich schafft die Erfindung eine Hochspannungsleitung, bei welcherdie Verbindungen zwischen aneinander ^grenzenden Abschnitten der Außen- und Innenleiter eine bestimmte, bauliche und sche Zuverlässigkeit gewährleiste». ■■-.-.,■'.-.: '■ ''■"■■*■ ->-

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Gemäß der Erfindung weist eine mit Gas isolierte Hochspannungsleitung einen Innenleiter auf, der in periodischen Abständen durch isolierende Stützglieder innerhalb eines Außenleiters, gehaltert ist, welcher zugleich als Gasbehälter dient, wenn das isolierende Gas unter Druck gesetzt wird. Die Leitung wird dadurch zusammengebaut, daß vorgefertigte Abschnitte im Gelände miteinander verbunden werden und ein gasförmiges Isolationsmedium in den Bereich zwischen dem Innenleitejj und dem Außenleiter eingeführt wird· Obwohl ein sehr günstiges Gas Schwefelhexafluorid ist, kann es aus wirtschaftlichen Gründen zweckmäßig sein_t andere Gase wie z.B„ Stickstoff, Kohlendioxid oder Mischungen aus diesen Gasen zu benutzen· Wenn man das isolierende Gas innerhalb der Leitung auf einen Druck komprimiert, der größer ist als eine Atmosphäre, so wird dadurch eine größere Isolationsfestigkeit als Punktion von der Art und dem Druck des Gases bewirkt· Wegen der thermischen Expansion auf Grund von Stromverlusten weist der Innenleiter in periodischen Abständen Expansionsverbindungsstellen auf, die in Abhängigkeit von den Änderungen der Temperatur des Innenleiters und der dadurch hervorgerufenen Längsbewegung eine Expansion und Zusammenzeihung gestatten· Diese Expansionsstellen stellen eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen Innenverbindungsleitern dar und besitzen elektrische Eigenschaften, die zu eenen der Leiter selbst wenigstens gleichwertig sind» Die isolierenden Stützglieder für den Innenleiter bewirken entweder eine feste Lage sowohl des äußeren wie auch des Inneren Leiters, oder sie gestatten die Bewegung des einen Leiters relativ zum anderen· Die Geometrie und. die dielektrischen Eigenschaften der Stützglieder rufen eine vorbestimmte elektrische Feldverteilung hervor» die eine Isolationsfestigkeit bezüglich der Spannung oder Durchschlagfestigkeit zur Folge hat, welche vorzugsweise gleich oder ■ größer ist als diejenige des Gases selbst» Die Außenleiter .schließlieh sind durch gasfeste Kopplungsteile miteinander verbunden, welche das Einleiten, die Druckbelüftung (Korapri-

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mierung) und das Entfernen von Gas selbst nach dem Zusammenbau ermöglichen·

Kurz zusammengefaßt schafft die Erfindung also eine durch Gas isolierte Übertragungs- oder Hochspannungsleitung,die sich für den Betrieb bei Spannungen eignet, die von niedrigen Spannungen bis zu einem Höchstspannungsbereich. reichen· Isolierende Stützglieder sind vorgesehen, welche die Position des Innenleiters innerhalb des Außenleiters aufrechterhalten und zugleich eine Längsbewegung des Innenleiters auf Grund einer thermischen Aufheizung ermöglichen. Expansionsverbindungsstellen, welche Abschnitte des Innenleiters miteinander verbinden, passen sich in Übereinstimmung mit dem gewünschten elektrischen und mechanischen Betrieb an Längsänderungen des zentralen Leiters an. Kopplungsstellen, welche aneinander angrenzende Außenleiter miteinander verbinden, sind so ausgebildet, daß eine einfache Installation möglich ist, jedoch bei einer zur Gewährleistung eines gasfesten Betriebes ausreichenden Festigkeit·

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nun näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch miteinander verbundene Abschnitte oder modulare Baueinheiten einer einphasigen, mit Gas isolierten Hochspannungsleitung;

Fig. 2, 3 und 4 Längsschnitte in genauerer Darstellung durch verschiedene Ausführungsformen von Expansionsverbindungsstellen zum Verbinden von Innenleitern und von Kopplungsstellen zum Verbinden von Außenleitern;

Fig. 5 einen Längsschnitt in genauerer Darstellung durch eine Expansionsverbindungsstelle zum Verbinden von aneinander angrenzenden Innenleitern für den Fall, daß die Expansionsverbindungsstelle nicht mit einer Kopplungsstelle für die

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Außenleiter zusammenfällt;

Figo 6 einen radialen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Expansionsverbindungsstelle, wobei die Verbindungsvorrichtung sich vollständig innerhalb des Innenleiters befindet und eine Bewegung durch die Verbiegung elastischer Bänder, Gewebe oder dergleichen erfolgt;

Pig. 7 einen Längsschnitt durch Figo 6 längs der Ebene 9-9» Fig. 8 einen Längsschnitt durch Fig. 6 längs der Ebene 10-10;

Fig. 9 eine Darstellung, welche zeigt, wie man eine höhere Dichte elastischer Bänder oder dergleichen je Längeneinheit erhält;

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Expansionsverbindungsstelle für die Innenleiter, bei der elastische Bänder oder dergleichen verwendet werden;

Fig. 11 einen Längsschnitt durch ein festes Stützglied vom Säulen- oder Stützertyp, das eine Längsbewegung des Innenleiters gestattet;

Fig. 12 einen radialen Querschnitt durch ein festes Stützglied vom Stützertyp;

13 einen Querschnitt in Längsrichtung durch ein Stützglied vom Stützertyp, welches eine Längsbewegung des Innenleiters ermöglicht; '

Fig. 14 einen radialen Schnitt durch ein Stützglied vom Stützertyp, das am Innenleiter befestigt und auf der Innenfläche des Außenleiters beweglich istj

Fig. 1j5 einen Längsschnitt durch ein bewegliches ringförmiges

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Stützglied, das am Innenleiter "befestigt und auf der Innenfläche des Außenleiters beweglich ist; und

16 eine schematische Darstellung einer dreiphasigen, mit Gas isolierten Hochspannungsleitung, welche elektrische Querverbindungen aufweist, durch die Effekte auf Grund induzierter Spannungen herabgesetzt werden»

In Fig. 1 |ist eine typische Längsschnittansicht einer mit Gas isolierten Übertragungs- oder Hochspannungsleitung dargestellt, deren Innenleiter ICL innerhalb eines als Gasbehälter dienenden Außenleiters OC.- angeordnet ist« Der Zwischenraum oder Bereich z\tfischen den beiden Leitern ist mit einem isolierenden Gas 34- gefüllt, bei dem es sich beispielsweise um Schwefelhexafluorid handelt und das unter einem Druck stehen kann, der größer ist als der Atmosphärendruck. Im Idealfall würde der Innenleiter IC. so innerhalb des Außenleiters OC. aufgehängt oder angeordnet bleiben,wie es durch den Grundleitungsteil A. dargestellt ist, bei dem ein gleichmäßiger Spannungsgradient durch die gesamte Länge des Leiters gewährleistet wäre· In der Praxis muß der Innenleiter IC. natürlich im Außenleiter OC. gehaltert oder abgestützt werden, und zwar durch verschiedene Arten von Stützgliedern, die allgemein mit D, E und F bezeichnet sind. Auf diesen Stützgliedern D, Ξ und F beruht der einwandfreie Zustand der Leitung in mechanischer und in elektrischer Hinsicht.

Zusätzlich zur radialen Halterung des Innenleiters IC,- sind die Probleme zu beachten, die sich aus der Längsexpansion des Innenleiters ergeben. Wenn nämlich ein Leiter große Ströme führt, hat sein endlicher Widerstand eine Erhitzung und somit eine entsprechende Ausdehnung zur Folge· Die Längskomponente dieser Dehnung ist proportional zur Länge des verwendeten Deiters. Die Stützglieder D, E und F müssen also so aufgebaut sein, daß sie den Innenleiter radial haltern und zugleich für eine Längsexpansion sorgen. Dies wird dadurch

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-erreicht, daß gewisse Stützglieder, nämlich die Stützglieder F fest sind, so daß sie eine Relativbewegung zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter verhindern, während andere Stützglieder, nämlich die Stützglieder D und E, selbst beweglich sind oder eine Bewegung des Innenleiters relativ zum Außenleiter erlauben. Alle Stützglieder sollten Jedoch unabhängig von ihrem Typ möglichst wenig zur Störung des elektrischen Feldes beitragen und ihre Oberflächen- sowie ihre räumliche Durchschlagfestigkeit sollte gleich derjenigen des umgebenden Gases oder größer sein» Das Stützglied E, welches die Expansionsverbindungsstelle bildet, gewährleistet den richtigen radialen Halt bei Längsänderungen ohne übermäßige mechanische Zugbeanspruchung und stellt außerdem eine elektrische Verbindung 30 zwischen den benachbarten starren Enden der Abschnitte des Innenleiters IC,, dar. Die äußere Geometrie der elektrischen Verbindung 30 sollte die S.pannungs-Isolationsfestigkeit des Systems in diesem Bereich nicht beeinträchtigen· Ferner sollte die Querschnittsfläche der elektrischen Verbindung 30 wenigstens gleich derjenigen des Innenleiters IC,- sein, falls der gleiche Leiterwerkstoff verwendet wird. Wird andererseits ein anderer Leiterwerkstoff mit gleicher Querschnittsfläche verwendet', sollte er einen hinreichend niedrigen

" spezifischen Widerstand aufweisen, damit das Entstehen von überhitzten Stellen im Innenleiter IC^ verhindert wird. Bei . der Erfüllung dieser Bedingungen werden ein zuverlässiger Betrieb und eine lange Lebensdauer der Expansionsverbindung, also des Stützgliedes E gewährleistet, wie es wirtschaftlich erforderlich ist. Gemäß diesen Überlegungen sind notwendigerweise bekannte Lösungen auszuschließen, bei denen beispielsweise Gleitkontakte vorgesehen sind, die im Kurzschlußfall zusammengeschweißt würden oder eine überhitzte Stelle in der Leitung hervorrufen würden·

Die verschiedenen Arten von Stützgliedern werden weiter unten im einzelnen erläutert werden·

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Der Zusammenbau. der in ^ig· 1 dargestellten Hochspannungsleitung kann sowohl in der Fabrik als auch im Gelände erfolgen. Jm allgemeinen wird es zweckmäßig sein, Abschnitte genormter Länge oder modulare Einheiten P,., P₂, Ρχ der Leitung vorzubereiten und in der Fabrik durch Einbau der erforderlichen Anzahl von Stützgliedern D, E und F und eines oder mehrerer Abschnitte des Innenleiters IC^ in den Außenleiter OC,. zu montieren·

Ein Abschnitt genormter Länge ist zweckmäßig, damit die zur Zeit üblichen Standardröhrenlängeri ausgenutzt werden und eine vollständige Unterbaugruppe geschaffen wird, die in der üblichen Weise transportiert werden kann.

Die vormontierten Abschnitte genormter Länge, deren Enden zunächst gegen Feuchtigkeit oder Verschmutzung abgedichtet worden sind, werden dann zusammen mit den erforderlichen Kopplungsteilen längs des Leitungsweges niedergelegt. Nun können die Abschnitte im Gelände miteinander gekoppelt und eine Geländeverbindungsstelle B hergestellt werden, indem jeweils die Innenleiter und die Außenleiter miteinander verbunden werden, so daß eine einstückige starre Einheit entsteht.

Bei der Verbindung der vormontierten Abschnitte genormter Län;e der Leitung wie z.B. der Einheiten P., P₂ und P-, muß Sauberkeit herrschen, damit das Eindringen von Verunreinigungsteilchen wie z*B. Schmutz, Staub, Fasern und Metallspänen verhindert wird. Versuche haben gezeigt, daß solche Teilehen die Isolationsfestigkeit der fertigen Leitung beeinträchtigen würden. Außerdem ist es sowohl vom wirtschaftlichen wie vom Betriebsstandpunkt aus gesehen sehr zweckmäßig, eine möglichst geringe Anzahl von Verbindungskonstruktionen vorzusehen und somit die einfachste und zuverlässigste Art einer Geländeverbindungsstelle zu schaffen.

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Beispielsweise wird bei der Geländeverbindungsstelle B ein Ausfluchtungsstöpsel 36, der aus einem Werkstoff besteht, dessen Leitfähigkeit und Querschnitt wenigstens gleich denjenigen des Innenleiters sind, in die hohlen Enden benachbarter Abschnitte 31 und 33 des Innenleiters IC_x. gesteckt. Wenn sich der Stöpsel 36 an seiner vorgesehenen Stelle befindet, können die aneinander angrenzenden Enden der Abschnitte 31» 33 des Innenleiters bei 38 zusammengeschweißt werden, damit eine starre Konstruktion entsteht, und um eine elektrische Schwäche zu vermeiden, können die Enden bzw. die Lötstelle geglättet werden. Es sind auch andere Verfahren zur Verbindung der Innenleiter möglich. Dabei sollte ein Ziel sein, eine elektrische Kontinuität und genügende Leitfähigkeit durch die gesamte Länge des isolierten und gehalterten Innenleiters sowie einen ausreichenden Oberflächenkontakt an allen starren und elastischen Verbindungsstellen zu erreichen, damit der volle Laststrom kontinuierlich fließen kann, ohne daß eine Überhitzung auftritt, und damit Erdschluß-oderFehlerströme (die das zwanzigfache des Betriebsstromes betragen und zwei Sekunden dauern können) keine thermischen Beschädigungen hervorrufen. Beispielsweise können ^sägezahnförmige Glieder genügender öberflächengröße und Leitfähigkeit zusammengepaßt und aneinander befestigt werden (nicht dargestellt).

Nachdem die Innenleiter miteinander verbunden worden sind, wird eine Kopplungshülle C dazu verwendet, die beiden Abschnitte 35» 37 des Außenleiters OC- dadurch miteinander zu verbinden, daß sie über den Außenleiter geschoben und mit diesem bei 4-0 verschweißt wird. Andere Kopplungseinrichtungen werden weiter unten beschrieben werden, die sich ebenfalls durch eine einfache Befestigung und durch eine starre Verbindung zwischen den Außenleiterabschnitten abzeichnen. Sowohl die Kopplungshülle C als auch der Ausfluchtungsstöpsel 36 könnten so ausgebildet sein, daß sie eine azimuthale oder vertikale Richtungsänderung oder eine Kombination aus

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diesen einführen.

Da der Innenleiter IC,, kein vollkommener Leiter ist, verursacht der zunehmende,Strom in Verbindung mit dem endlichen Widerstand des Innenleiters eine Aufheizung, die in eine Längsexpansion umgesetzt wird. Das Ausmaß der Dehnung ist eine Funktion der Aufheizung sowie des Dehnungskoeffizienten des Leiterwerkstoffs. Ein Aluminiumteil von 12,2 m Länge wird sich beispielsweise bei einem Temperaturanstieg von 100° C ungefähr um 2,5 cm ausdehnen„ Zur Anpassung an die Längenänderungen des Innenleiters ICL ist ein System fester, beweglicher oder teilweise beweglicher isolierender Stützglieder und Expansionsverbindungsstellen erforderlich. Ein solches System ist z.B. in ^ig. 1 dargestellt, wo drei vormontierte Abschnitte oder Einheiten P_x., P₂, P, genormter Länge als Teil einer Gesamtleitung miteinander verbunden sind. Feste Stützglieder sind an entsprechenden Enden der Einheiten P_x., Pp montiert und stellen eine starre Verbindung zwischen dem Innenleiter IG_x. und dem Außenleiter OC_x. dar. Allgemein in der Nähe des Mittelpunktes der Einheit P₂ ist eine Expansionsverbindungsstelle, nämlich das Stützglied E angeordnet, welche die beiden Enden 59» ^ ^es Innenleiters IC_x. unabhängig davon aufnimmt, ob er sich im expandierten Zustand befindet oder nicht. In jedem Abschnitt wie z.B. der montierten Einheit P₂ wird also eine Längsdehnung des Innenleiters nach innen in Richtung zum Expansionsstützglied E gelenkt werden.

Zwischen den festen Stützgliedern F und dem Expansionsstützglied E sind bewegliche oder teilweise bewegliche Stützglieder D angeordnet, welche die radiale Position des Innenleiters innerhalb des Außenleiters bei einer Längsbewegung des Innenleiters aufrechterhalten. Bei Ausführungsformen, bei v/elchen eine Bewegung zu einem Gleiten des Stützgliedes auf einem "^eiter führt, ist zu bevorzugen, daß das Stützglied

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auf dem Außenleiter gleitet, damit diese Bewegung auf den Bereich niedriger Gradienten beschränkt wird.

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In ^£1ig. 2 ist eine Ausführungsform eines Expansionsstützgliedes im einzelnen dargestellt. Der Innenleiter IC₂ kann innerhalb einer Außenleiterkopplungshülle Cp oder einfach innerhalb des Außenleiters selbst (nicht dargestellt) gehaltert sein, und zwar mittels eines scheiben- oder tellerförmigen Stützisolators I₂, der aus Glas, Porzellan, .Epoxyd oder aus einem anderen festen dielektrischen Material bestehen kann. Der Isolator Ip kann auf seinen Außenflächen geriffelt sein, so daß die elektrische Länge oder die Kriechentfernung vergrößert wird. Muldenartig einspringende

^ Rinnen oder Auskehlungen 42a und 44a befinden sich gemäß der Darstellung auf dem äußeren bzw. dem inneren Umfang des Isolators I₂ und sind so beschichtet, daß sie eine elektrisch leitende Oberfläche 46a aufweisen· Das Aufbringen dieser leitenden Schicht oder Oberfläche 46a kann durch ein Aufbrennverfahren oder auch durch Auftragen einer haftfähigen leitenden Schicht erfolgen,, Es mag der Hinweis genügen, da§ die leitende Schicht 46a die gesamte Oberfläche der einspringenden Auskehlungen bedecken muß und daß sie entweder an den Rändern der Auskehlung umgebördelt sein oder sich leicht über die Auskehlung hinaus erstrecken muß, damit ein sicherer elektrischer Kontakt gewährleistet ist, wenn ein körperlicher Kontakt mit dem zugehörigen Leiter beabsichtigt

" ist. Auf diese Weise wird keine Potentialdifferfijez in den Auskehlungen zwischen der leitenden Oberfläche und dem entsprechenden leiter bestehen. Außerdem wird zwangsläufig der hohe Gradient von allen denjenigen Isolatorenden fortgezogen, die wie beispielsweise das Ende 47 in Berührung mit dem Innenleiter stehen· Diese Art von Verbindungsstelle wäre andernfalls als äußerst schwach bei hohen Spannungen anzusehen· Wie mit den Äquipotentiallinien 80 dargestellt ist, besteht ein ziemlich gleichmäßiger radialer Gradient längs der Seitenflächen des Isolators I₂, was mit etwas höheren Gradienten im Inneren des Isolators erkauft wird.

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Der Isolator I₂ nimmt zwei Endabschnitte 4-3, 4-5 des Innenleiters IC₂ auf« Mehrere dünne leitende Bügel oder Streifen 4-8a dienen nun dazu,diese beiden Endabsehnitte 4-3, 4-5 elektrisch miteinander zu verbinden· Leitende Abstandhalter 50a sind ansehen die Enden der Streifen 48a geschichtet, so daß eine starre Verbindung mit den Endabschnitten 4-3, 4-5 geschaffen wird· Bei fehlender Belastung werden die dünnen Streifen praktisch auf der gleichen Achse liegen wie der Innenleiter ICp. Bei zunehmender Last und der dadurch hervorgerufenen Längsdehnung werden die dünnen Streifen hingegen in die innere -Auskehlung 4-4-a hineingebogen werden. Auf diese Weise besteht keine Störung des elektrischen Feldes, da die gebogenen dünnen Streifen in einen Bereich eines niedrigen Feldes gezwungen werden.

Wie in der USA-Batentanmeldung 601,94-5 vom 15· September 1966 des gleichen Anmelders beschrieben wurde, wird auf den Innenleiter ICp eine dielektrische Schicht 52a aus Glas, Keramik oder Epoxyd aufgetragen. Diese dielektrische Schicht wird vorzugsweise auf ihrer Innenfläche 54- angrenzend an den Innenleiter ICp leitend gemacht. Obwohl die leitende Schicht im Prinzip so dünn sein kann, wie eine einmolekulare Schicht aus eloxiertem Aluminium, kann sie vorzugsweise bis auf etwa 3>2 mm oder 6,4- mm verdickt werden. Die -^icke der dielektrischen Schicht 52 muß jedoch im Vergleich mit dem verbleibenden gasgefüllten Zwischenraum, also dem Abstand zwischen dem Innenleiter ICo und dem Außenleiter OC₂, noch klein sein.

Die Wand des A_ußenleiters OC₂ muß aus unmagnetischem Werkstoff bestehen, damit eine übermäßige Serieninduktivität auf Wechselstrom-Hochspannungsleitungen vermieden wird· Die Innenfläche des Außenleiters OC₂ kann auch dadurch nützlich sein, daß sie mit einer verhältnismäßig dünnen dielektrischen Schicht (nicht dargestellt) bedeckt ist. An der Innenfläche des Außendurchmessers ist jedoch der Spannungsgradient kleiner

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als an der Außenfläche des Innenleiters IC₂> so daß die dielektrische Schicht an der erstgenannten Stelle auch fortgelassen werden kann.

Statt wie bei Fig. 1 einfach eine äußere Kopplungshülle C an den Außenleiter OC,. anzuschweißen, kann man auch eine in Fig. 2 im einzelnen dargestellte Anordnung für eine andere Kopplungseinrichtung verwenden, die mit C^ bezeichnet ist. Verschiedene 0- oder Dichtungsringe 55a aus. organischem oder anorganischem Material können vorgesehen sein, um einen Druck- ^ verlust zu verhindern, wenn das Isolationsmedium unter Druck gesetzt wird. Zusätzlich sind Prüfdichtungsringe 58 vorhanden, und durch eine Anschlußleitung 56, die zwischen den Erüfdichtungsringen 58 und den Dichtungsringen ^ angeordnet ist, kann ein Leck oder Ausströmen des gasfärmigen Isolationsmediums leicht entdeckt werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 weist alle oben angegebenen Merkmale der Fig. 2 auf. Der Innendurchmesser des Kopplungsteiles G-, ist jedoch etwas ausgeweitet worden, damit es den

Isolator I, aufnehmen kann, dessen Durchmesser etwas größer

ist als der Innendurchmesser des Außenleiters OC-,. Diese Ausweitung ermöglicht eine Erhöhung oder Verstärkung des w niedrigeren Gradienten in der Nähe des Kopplungsteiles C^, wodurch die elektrischen Zugspannungen an der Berührungsstelle zwischen dem Isolator X, und dem Kopplungsteil C₅, herabgesetzt werden» Das Kopplungsteil G₇, enthält ein Ventil 60, mit dem das Hineinleiten oder Entfernen des Isolationsmediums möglich ist, ohne daß das Kopplungsteil C, abmontiert werden muß.

In Fig. M- ist eine andere Ausführungsform einer Expansionsverbindungsstelle dargestellt. Das Kopplungsteil C^, ist längs seiner Längsachse aufgespalten worden, wobei an jedem Längsrand ein Fortsatz oder Ausläufer 62 besteht. Die beiden Hälften des Kopplungsteils C^ werden durch Bolzen 64 zusammen-

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gehalten.Ein Dichtungsring 65 verhindert ein Ausströmen des Isolationsmediuras beim Kopplungsteil.C^. Der Isolator I^ besitzt in der Nähe des Außenleiters OC^ eine größere Dicke als beim Innenleiter IC^ und wirkt mit Dichtungsringen 61 und 63 derart zusammen, daß eine Druckschranke zwischen benachbarten Abschnitten der Hochspannungsleitung besteht.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausführungsformen der Expansions Stützglieder, wie sie in den Pig· 2, 3 und 4 dargestellt und weiter oben beschrieben worden sind, durch ihre Konstruktion nicht auf die Anordnung an einer Kopplungssteile der äußeren Leiterabschnitte beschränkt sind· Diese Ausführungsformen könnten vielmehr auch vorteilhaft an irgendeiner Zwischenstelle in einem Leitungsabschnitt und insbesondere in der Mitte eines Abschnittes verwendet werden, wie in Pig. 1 schematisch mit E dargestellt ist.

Eine andere, leicht abgewandelte Ausführungsform einer Expansionsverbindungsstelle, .die gemäß Fig. 5 im Inneren einer Hochspannungsleitung angeordnet wird, enthält die meisten der weiter oben anhand der Fig. 2, 3 und. 4 beschriebenen Merkmale. Schraubbolzen 66 dienen dazu, die flexiblen leitenden Bügel oder Streifen 48b und die leitenden Abstandhalter 50b an den Endabschnitten 43b, 45b festzuspannen. Längsschlitze 68, 69 in den Endabschnitten 43b bzw. 45b ermöglichen ein Zusammendrücken, wenn die Bolzen 66 festgezogen werden. In die äußere einspringende Auskehlung 42b ist ein metallisches Einsetzstück 70 eingefügt, so daß dann, wenn sich der Stützisolator Ic an seinem vorgesehenen Ort befindet, der Außenleiter OCc strategisch bei 7.2 eingedrückt werden kann, so daß eine Bewegung des Isolators I,- verhindert wird. Zusätzlich dazu, daß es die leitende Schicht 46b elektrisch mit der Außenwand des Außenleiters verbindet, dient das Einsetzstück 70 auch als Sicherheitsglied, welches den Druck über eine größere Fläche verteilt und ein Zerbrechen des" Isolators In verhindert, wie es andernfalls möglich wäre, wenn allein der

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Isolator vorhanden wäre_e Zwischen den flexiblen leitenden Streifen 4-8 b und der leitenden Oberfläche 46b der Auskehlung 42b des Stützisolators I₁- bestehen Verbindungen 18, welche einen leicht zugänglichen Pfad geringer Verluste für induktive Ströme schaffen.

Soweit sie bisher beschrieben wurden, wurden Expansionsverbindungsstellen in Verbindung mit einem zugehörigen Stützisolator verwendete Diese Anordnung war notwendig, um den hohen Spannungsgradienten um den Innenleiter zu steuern und

ψ zu begrenzen und war bei Spannungen im Höchstspannungsbereich zweifellos notwendig« Eine andere Art einer Expansionsverbindungsstelle, bei welcher kein umgebender Isolator erforderlich ist j ist jedoch im Querschnitt in den E¹Ig. 6, 7 und 8 dargestellt. Der Außenleiter OCL- umschließt vollständig und im wesentlichen konzentrisch zwei Teile L und R des Innenleiters ICg. Zwei ^npassnngsstücke 88, 90 sind innerhalb des Innehleiters ICg montiert und bestehen vorzugsweise aus leitendem Werkstoff. Diese leitenden Anpassungsstücke halten ihrerseits ^weils ein Seitenglied 92 bzw. 94, die ebenfalls aus leitendem Material bestehen,, Die elektrischen und mechanischen Verbindungen zwischen den Seitengliedern 92,

| 94· werden durch eine Mehrzahl elastischer Gewebe oder Gurte 96 geschaffen, die im einzelnen weiter unten erläutert v/erden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Verbindung zwischen den Innenleiterabsehnitten oder Teilen L und R sich Jederzeit innerhalb des hohlen Mittelteiles des Innenleiters ICg befinden, so daß keine mit Auskehlungen versehene Stützkonstruktion notwendig ist, um einen richtigen Gradienten zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter zu gewährleisten.

Sowohl bei dem linken Teil L wie bei dem rechten Teil R ist ein Abschnitt,der größer ist als ein Halbzylinder, entfernt <worden, damit der Vorsprung des einen Teiles in die entsprechende Ausnehmung des Anderen Teiles paßt und ein im wesentlichen geschlossener Zylinder entsteht· Der Längsspalt

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zwischen den beiden Leiterteilen L und R sollte maximal nur geringfügig größer sein als die Gesamtdehnung, die infolge einer Aufheizung möglich ist. Alle Kanten des Spaltes 93 sollten abgerundet sein, damit eine elektrische Zugbeanspruchungskonzentration vermieden wird.

, 8 zeigt eine genaue Darstellung der Konstruktion der Expansionsverbindungsstelle. Eine Mehrzahl elastischer Gurte 96 sind durch Löten oder ein Kaltschmiedeverfahren usw. in einer gebogenen Form zwischen die Seitenglieder 92, 94-geschaltet. Eine Längsbewegung der Innenleiterteile relativ zueinander geschieht dann unter Verbiegung dieser elastischen Gurte 96. Zu beachten sind die mechanische Zugbeanspruchung und die Verformung eines jeden Gurtes während der Bewegung. Die Zugbeanspruchung muß nämlich mit einem genügenden Spielraum unterhalb der Fließgrenze bleiben, damit keine Ermüdung auftritt, und unterhalb der Beanspruchung, die .eine Materialerhärtung oder andere Änderungen der Materialeigenschaften verursacht.

Wenn die Dicke eines jeden Gurtes t und der Radius r beträgt, so ist der Außenradius eines jeden Gurtes r + t, und die Verformung eines jeden Gurtes ist durch die folgende Beziehung gegeben:

2 (r + t) - 2 r t Dehnung = Außenbogen - Innenbogen = 2 r = r

Die Zugspannung ist proportional zur Dehnung und kann durch folgende Beziehung erhalten werden:

Zugspannung = — E, wobei E = Elastizitätsmodul,

Wenn man daher den Durchmesser des Innenleiters und die Dicke des Gurtes kennt, kann ein Leiterwerkstoff gewählt werden, der den erforderlichen Elastizitätsmodul besitzt. Damit an einer Expansionsverbindungsstelle keine überhitzten Stellen möglich sind, sollte die Gesamtleitfähigkeit der Gurtanordnung gleich derjenigen des Inanleiters oder größer sein.

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Eine Längsbewegung erfolgt bei einer Bewegung von einem oder beiden Seitengliedern 92, 94·. Sollte sich beispielsweise das Seitenglied 94- in Richtung des Pfeiles 100 bewegen, so v/ird der Punkt P auf dem Gurt, der sich zuvor auf demjenigen Teil des Gurtes befand, der parallel an das Seitenglied 94- angrenzte, im Verlauf der Bewegung bei P¹ auf einen Teil des Bogens gelangen. In ähnlicher Weise bewegt sich ein Punkt Q auf der entgegengesetzten Seite des Gurtes, der zuvor auf dem gebogenen Teil des Gurtes lag, nun zu Q¹, also zu einer Stelle, v/o der Gurt parallel am Seitenglied 92 anliegt. Um ^ den Bewegungsbereich zu erhöhen, kann der Abstand zwischen den Seitengliedern 92 und 9M- gesenkt werden,oder ein größerer Teil des Gurtes kann parallel zu den Seitengliedern 92, 94-angeordnet werden.

Um die Festigkeit oder Starrheit in einer mit Gas isolierten Hochspannungsleitung zu verbessern, ist es wünschenswert, die Länge der Expansionsverbindungsstellen auf ein Minimum herabzusetzen. Hinsichtlich der Größe besteht jedoch dadurch eine Beschränkung, daß eine notwendige und geeignete Anzahl von Gurten vorzusehen ist, um einen Leitungsquerschnitt zu erhalten, der gleich demjenigen des Innenleiters ist. Um die Dichte der Gurte 96 Je Längeneinheit des Seitengliedes zu er-P höhen und somit die Länge der Expansionsverbindungsstelle zu verkleinern, wurden die Gurte so angeordnet, wie es in Fig. 9 dargestellt ist« Dadurch, daß das innere Fußende 102 des Gurtes 97 abgeschrägt ist, kann der nächstfolgende Gurt 99 um die Strecke d näher am vorigen Gurt befestigt werden, als andernfalls ohne die Abschrägung möglich wäre.

In ^'ig. 10 ist eine andere Expansionsverbindungsstelle vom Gurttyp dargestellt, die ähnlich derjenigen gemäß Fig. 8 ist. Bei dieser Ausführungsform sind Jedoch die leitenden Gurte 107 normal zu den Seitengliedern 106, 108 montiert. Obwohl die Gleitbewegung im Vergleich mit den weiter oben beschriebenen Gurten etwas eingeschränkt ist, ermöglicht eine normale

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(senkrechte) Montage eine einfache Anordnung und leichte Gurtbefestigung. Die Anpassungsstücke 110, 112 werden von leitenden Schraubbolzen 114 unter Druck zwischen dem Innenleiter und dem jeweiligen Seitenglied 106 bzw. 108 gehalten. Aus wirtschaftlichen Gründen können die Anpassungsstücke 110, 112 abgeschrägt sein oder stufenweise kleiner werden (nichtdargestellt), und zwar von einem Punkt maximaler Dicke in der Nähe der Berührung mit dem ersten Gurt bis zu einem Punkt minimaler Dicke in der Nähe der Berührung mit dem letzten Gurt, weil der hindurchfließende Strom umso größer sein wird, je mehr Gurte einbezogen sind« In 2¹Ig. 6 könnte der gleiche Effekt dadurch erzielt werden, daß man die vorspringenden Teile 107 auf den Anpassungsstücken 88, 90 progressiv eliminiert bzw. . kleiner werden läßt.

Fig. 11 zeigt im einzelnen eine Ausführungsform eines der in ^ig. 1 mit F bezeichneten festen Stützglieder_e Genauer gesagt, ist ein Stützglied dargestellt, welches einen ringförmigen Isolator I^ mit inneren und äußeren einspringenden Auskehlungen 44c, 42c auf v/eist, die mit einer leitenden Schicht 46c versehen sind. Zwischen der leitenden Schicht 46c und dem entsprechenden angrenzenden Leiter besteht jeweils ein Bereich niedrigen Feldes. Ih diesen Auskehlungen befinden sich mehrere metallische Einsetzstücke 116, 118, die eine synklinal eingedrückte Außenfläche besitzen, welche jeweils eine entsprechende Eindrückung des Außenleiters bzw. des Innenleiters bei 120 bzw. 122 aufnehmen werden, so daß sie relativ zueinander ortsfest gehalten werden. Alle'weiter oben angegebenen elektrischen Eigenschaften der ringfSrmigen Stützglieder können bei diesem Ausführungsbeispiel gegeben sein.

In Fig. 12 ist ein Isolator vom Säulen- oder Stützertyp dargestellt, der einen abgeflachten Innenleiter IO,-o trägt. , Ein Behälter 125 ist in der Oberseite des Isolators vorgesehen, der mit einer leitenden Schicht 46d versehen ist. Inner-

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halb dieses Behälters 125 befindet sich ein metallisches Einsetzstück 126, das eine Schraube 127 aufnimmt, die zur Befestigung des Innenleiters dient. Eine Versteifungsplatte 151 sitzt zwischen dem Kopf der Schraube 127 und dem Innenleiter IC,,;)· ^³¹ ähnlicher Weise ist auch am Boden des Isolators Ι,-₂ ein weiterer Behälter 128 vorgesehen, der ebenfalls mit einer leitenden Schicht 46d versehen ist. Starr mit dem Behälter 128 verbunden ist ein metallisches Einsetzstück 129, in dem eine Schraube 1JO befestigt ist, welche den Außenleiter OC^₂ ⁸^ Innenleiter ICL₂ befestigt, so daß eine starre und feste Montage des Innenleiters besteht. Die metallischen Einsetzstücke 126, 129 und die leitenden Schichten 46d reduzieren den elektrischen Gradienten in den kritischen Gasbereich in der Nähe der Isolator-Leiter-Verbindungen.

Ein wesentlicher Vorteil des Isolators vom Stützertyp besteht in seiner Leichtigkeit des Aufbaus im Vergleich mit dem Ringtyp. Mit den befestigten Stützerisolatoren, ist der Innenleiter auf einfache Weise in den Außenleiter einsetzbar, ohne die inenflache zu zerkratzen, und er kann einfach auf vorgebohrte Löcher 134- im Außenleiter OCL₂ aufgesetzt und mittels der Schrauben 15Ο befestigt werden. Es ist zu beachten, daß der Außenleiter bei 155 etwas erweitert ist, damit die Verbindung mit der Isolatoranordnung in einem Bereich niedrigen Feldes möglich ist« Obwohl dies für eine : ■ einwandfreie Verbindung nicht notwendig sein mag, schafft es aus einem potentialmäßig schwierigen Bereich einen Bereich mit niedrigstem Gradienten. Um die Berührungsstelle der Schraube mit dem Außenleiter wird dann eine Schweißnaht 149 hergestellt, die einen Druckverlust des Isolationsmediums verhindert. Der Innenleiter'IC^j₂ kann zweckmäßig bei 152 in Längsrichtung aufgeschlitzt, und geringfügig unterhalb der Mitte montiert sein, damit Staubteilchen in den Längsschlitz_v 152 hineingepumpt werden. In diesem Zusammenhang sei auf die USA-Patentanmeldung 6551152 des gleichen Anmelders verwiesen, in der die Staubsammeltechnik im einzelnen beschrie-

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ben wird. In elektrischer Hinsicht besitzt der Stützerisolator sämtliche Vorteile des Ringtyps und außerdem den zusätzlichen Vorteil, daß die Kontaktoberfläche zwischen dem Isolator und dem Innenleiter wesentlich kleiner und seine Isolationslänge größer ist„ In Weiterbildung des Stützerisolators ist in ^ig. 13 ein Stützglied dargestellt, welches eine Längsbewegung des Innenleiters ermöglicht und dem gleitfähigen Stützglied D in Fig. 1 entspricht. Der Stützerisolator I_x., besitzt einen oberen Behälter 146 und einen unteren Behälter 148, die jeweils mit einer leitenden Schicht 46e versehen sind. Ein metallisches Einsetzstück 152 befindet sich im oberen Behälter 146, ist an den Isolator I^ angeheftet bzw. haftend mit ihm verbunden und weist einen vorspringenden Stehbolzen 154 auf, der durch ein vorgebohrtes Loch 156 im Außenleiter 00-.^ gesteckt v/erden kann. Eine Versteifungs- oder Verstärkungsplatte 158 ist über den Stehbolzen 154 gelegt, und eine Mutter 160 befestigt die ganze Konstruktion am Außenleiter OC^. Beim Anziehen der Mutter 160 verteilt die Verstärkungsplatte 158 die Kraft über einen größeren Oberflächenbereich des Außenleiters und verhindert außerdem eine Verdrehung der gesamten Isolatoranordnung. Gasdichte Schweißnähte 162 ermöglichen die Verwendung eines unter Druck stehenden Isolationsmediums_o

Im unteren Behälter befindet sich ein metallisches Einset istück 164, in welches ein laminares leitendes Glied 166 eingeheftet ist, das sich durch einen Längsschlitz 17O in den Innenleiter IC^ erstreckt und an der Innenfläche des Innenleiters durch Schrauben 168 befestigt ist. Dieses laminare leitende Glied 166 ist flexibel und erlaubt eine Längsbewegung des Innenleiters nach rechts oder nach links,ohne daß eine radiale Versetzung auftritt. Wie schon erwähnt wurde, ermöglicht es die Kombination aus einem Längsschlitz 170 und einem radial geringfügig unterhalb der Mitte angeordneten Innenleiter, daß leitende und halbleitende ^artikel

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kontinuierlich elektrostatisch entfernt werden, da sie sich unter der Dauerwirkung einer angelegten Spannung durch den Längsschlitz hindurch im hohlen Mittelleiter absetzen· Diese Ausführungsform gewährleistet außerdem eine maximale Längsbewegung, da die laminaren leitenden Glieder 160 an der unteren Innenfläche des Innenleiters IC/j^ montiert sind, wobei jede Reibung einer Gleitbewegung vermieden wird. Da das Glied 166 leitend ist, liegen das metallische Einsetζ-stück 164 und die leitende Schicht'4Se auf dem unteren Behälter 148 auf dem gleichen Potential, so. daß die elektri- ^ sehe 3Feläverteilung durch Reduzierung der Feldstärke in der ' Isolator-Leiter-Zone verbessert wird. Es sei darauf hingewiesen, daß ein laminares leitendes Glied auch im oberen Behälter verwendet werden könnte (nicht dargestellt), damit eine noch größere Bewegungsfreiheit in Längsrichtung besteht.

In "k'ig. 14 ist eine weitere Ausführungsform eines Stützgliedes dargestellt, welches eine Längsbev/egung des Innenleiters relativ zum Außenleiter gestattet. Ein Isolator I^ ist am Innenleiter IC,.„ befestigt, und beide sind innerhalb des ■Außenleiters OC^. beweglich. Innerhalb des äußeren Behälters 174 ist ein metallisches Einsetzstück 172 vorgesehen und dient als mechanische Halterung für Rollen 170, die sich ψ während einer Längsbewegung des Innenleiters IC^^ längs der Innenfläche des Außenleiters OC^ bewegen. Ein horizontaler Teil 180 des Innenleiters wird mittels einer Schraube 182 am inneren Behälter 176 des Isolators 114 befestigt. Beide Behälter 174 und 176 besitzen eine leitende Schicht 46f. Diese Anordnung trägt auch dazu bei, daß die Gradienten in der Nähe des Innenleiters reduziert werden, und sie ermöglicht das Einfangen von Staub, wie es in der schon erwähnten USA-Patäntanmeldung 653»152 erläutert ist.

In 2?ig. 15 ist ein beweglicher Isolator I^ dargestellt, welcher starram Innenleiter IG^c befestigt ist und sich längs der Innenfläche des Außenleiters OG,,j- bewegen kann. Der Iso-

lator I.c besitzt eine ringförmige Gestalt und weist jeweils eine innere und eine äußere einspringende Auskehlung 44g bzw. 42g auf, in die jeweils eine leitende Schicht 46g aufgebracht ist. Innerhalb der inneren Auskehlung 44g befindet sich ein ringförmiges metallisches Einsetzstück 184, das eine durchgehende Synklinale Eindrückung 186 aufweist, die einen eingedrückten Teil 188 des Innenleiters ICLc aufnimmt, so daß zwischen ihnen eine starre Verbindung gebildet wird. Die äußere Auskehlung 42g enthält eine Mehrzahl metallischer Einsetzstücke 190, die $weils einen eingedrückten Teil oder eine Ausnehmung 192 zur Aufnahme einer Feder 194 oder eines anderen Vorspannungsgliedes aufweisen, das dazu dient, Rollen 196 gegen den Außenleiter zu drücken. Eine Längsbewegung des Innenleiters hat eine Drehung der Rollen 196 zur Folge, so daß sich die Isolatoranordnung relativ zum Außenleiter bewegen kann.

Wegen induzierter Ströme werden längs der■Gasbehälterrohre unerwünschte Spannungen auftreten. Um diese Spannungen bei einer dreiphasigen Übertragungsleitung herabzusetzen, können die Gasbehälter an verschiedenen Stellen längs ihrer Längsabmessungen kreuzweise miteinander verbunden werden, und zwar im allgemeinen immer dann, wenn die induzierte Spannung sich dem Wert von 65 Volt nähert. In ^ig. 18 ist ein elektrisches Kreuz- oder Querverbindungsschema für eine bestimmte Länge einer dreiphasigen Hochspannungs- oder übertragungsleitung dargestellt, wobei die Phasen mit PIL·, PHp und PH, bezeichnet sind. Obwohl die Gasbehälter an jedem Ende miteinander und mit Masse verbunden sind, sind Zwischenverbindungen für alle ■ Permutationen zwischen den Phasen vorgesehen. Die Kopplungsteile C^g isolieren den einen Röhrenabschnitt vom anderen Abschnitt und könnten unter Einfügung einer elastomeren Bandage für die Kopplungseinrichtungen CU, C- und CL in den Fig* 2, 5 und 4 geeignet sein.

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Bs verstellt sich, daß im Rahmen der Erfindung zahlreiche Änderungen der beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele hinsichtlich konstruktiver Einzelheiten und der Kombination von Einzelteilen möglich sind. Beispielsweise können verschiedene Kombinationen von flexiblen, gleitenden und festen Stützgliedern verwendet werden, um den einwandfreien Zustand eines jeden Abschnittes der Hochspannungsleitung aufrechtzuerhalten und bestimmte Betriebsbelastungen zu ermöglichen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1, Hochspannungsleitung mit einem hohlen Außenleiter und einem Innenleiter, der durch eine isolierende radiale Stützanordnung im Außenleiter gehaltert und von ihm durch ein Gas isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützanordnung (D₉E₉F) isolierende Stützglieöer (D,E) enthält, in denen der Innenleiter (IG) relativ zum Außenleiter (OC) in Achsrichtung verschiebbar gelagert und bei einer Längsdehnung infolge einer Erwärmung derart geführt ist, daß er mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse des Außenleiters gehalten wird,

   2. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützanordnung wenigstens ein festes Stützglied (F) aufweist, welches den Innenleiter (IC) unverschiebbar mit dem Außenleiter (OC) verbindet, sowie wenigstens ein bewegliches Stützglied (D), welches starr an einem der beiden Leiter befestigt und relativ gegen den anderen Leiter in Längsrichtung verschiebbar ist.

   5. Hochspannungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- * zeichnet, daß die Stützglieder (F,D) durch einen Festkörper gebildete scheibenförmige Isolatoren (I) enthalten, welche jeweils in wenigstens einer peripheren Oberfläche wenigstens eine muldenartige Auskehlung (42, 44) aufweisen·

   4. Hochspannungsleitung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Stützglieder (F,D) auf ihren äußeren Seitenflächen geriffelt sind.

   5. Hochspannungsleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Auskehlung (42, 44) des Isolators(I)

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   eine elektrisch leitende Schicht (46) aufgebracht ist, die mit dem jeweils benachbarten Leiter (IC, OC) elektrisch verbunden ist.

   6. Hochspannungsleitung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens eine der Auskehlungen (4-2, 44) ein leitfähiges Teil eingesetzt ist, welches zwischen der leitenden Schicht (46) und einem der Leiter sowohl eine mechanische wie eine elektrische Verbindung herstellt.

   7· Hochspannungsleitung nach Anspruch 1_;mit mehreren Innenleiterabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle (E) zwischen benachbarten Innenleiterabschnitten die beiden Abschnitte durch eine flexible Leiteranordnung (48, 96) miteinander verbunden land in Längsrichtung relativ gegeneinander verschiebbar angeordnet sind (Fig. 2, Fig. 6).

   8. Hochspannungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützglieder aus einem Festkörper bestehende scheibenförmige Isolatoren sind, welche in wenigstens einer peripheren Oberfläche wenigstens eine Ψ wiederholt oder muldenartig einspringende Auskehlung aufweisen, in welche eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht ist, die elektrisch mit dem benachbarten Leiter gekoppelt ist; daß die Leitung ferner eine innerhalb der Auskehlung auf dem inneren Umfang eines Stützgliedes angeordnete Expansionseinrichtung aufweist, welche benachbarte Endabschnitte des Innenleiters elektrisch miteinander verbindet; und daß die Expansionseinrichtung auf Längenänderungen des Innenleiters zwischen festen Stützgliedern anspricht.

   9· Hochspannungsleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionseinrichtung mehrere flexible

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   Leiter aufweist, deren Leitfähigkeit ungefähr gleich derjenigen des Innenleiters ist, und daß die entgegengesetzten Enden der flexiblen Leiter mit den jeweils benachbarten Enden des Innenleiters verbunden sind.

   10. Hochspannungsleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Teil eine synklinalförmige Eindrückung aufweist, die einen eingedrückten Teil eines Leiters aufnimmt, so daß dieser Leiter an dem zugehörigen Stützglied festgeklemmt ist (72 in Fig.5).

   11. Hochspannungsleitung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Stützglied folgende'Teile aufweist:

   a) einen Isolator mit je einer muldenartigen Auskehlung in der inneren und äußeren peripheren Oberfläche,

   b) eine erste leitfähige Einrichtung,,die in eine der Auskehlungen eingesetzt ist und einen elektrischen sowie einen starren mechanischen Kontakt mit einem der Leiter herstellt, und

   c) eine zweite leitfähige Einrichtung, die in die andere Auskehlung eingesetzt ist und eine Translationskontakteinrichtung besitzt, welche eine relative Bewegung zwischen dem zugehörigen Stützglied und dem anderen Leiter ermöglicht und dabei den elektrischen Kontakt aufrechterhält.

   12. Hochspannungsleitung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden leitfähigen Einrichtungen in ihrem Umfang eine einspringende Ausnehmung aufweist, in welcher eine Vorspannungseinrichtung gelagert ist, und daß wenigstens ein Rollenglied von der Vorspannungseinrichtung gegen einen der Leiter gedrückt wird, so daß eine Bewegung des einen Leiters relativ zum anderen Leiter möglich ist (Fig.

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   13. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1 mit mehreren modularen Leitungsabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenleiter benachbarter Leitungsabschnitte durch ■ gasfeste Kopplungseinrichtungen miteinander verbunden

   sind« '

   14·. Hochspannungsleitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtungen eine Einrichtung zum Einführen und Entfernen von Gas aufweisen.

   fe 15, Hochspannungsleitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtungen so geformt sind, daß sie eine azimuthale und/oder vertikale Richtungsänderung einführen_e

   16. Hochspannungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung ferner eine Expansionseinrichtung mit mehreren flexiblen leitenden Bändern aufweist, die in einer solchen Anzahl /orhanden sind und ei,; solche Leitfähigkeit aufweisen, daß die Leitung ü! ,,asamten Be⁺riebsbereich mechanisch und elektrisch st- ü und ungestört ist»

   " 17· Hochspannungsleitung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus jedem Endabschnitt benachbarter Innenleiter in einer bestimmten Länge ein Teil entfernt ist, das die Form eines Teilzylinders, der größer ist als ein Halbzylinder,, aufweist, und daß der restliche Zylinderteil des einen Endabschnitts in den entfernten Teil des anderen Endabschnitts paßt und mit dem gegenüberliegenden restlichen Zylinderteil des anderen Endabschnitts fluchtet (Fig. 7).

   18. Hochspannungsleitung nach Anspruch 16, dadurch gekenn-" zeichnet, daß der Endabschnitt der benachbart*.ώ Innenleiter jeweils ein leitfähiges Anpassungsstück besitzt,

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   welches auf der Innenfläche des jeweiligen Endabschnitts montiert ist und einen Anpassungsübergang zwischen der Innenleiterflache und der Expansionseinrichtung herstellt, daß auf jedem Anpassungsstück ein leitfähiges Seitenglied montiert.ist, und daß die flexiblen leitenden Bänder mit ihren entgegengesetzten Enden jeweils an einem der Seitenglieder befestigt sind.(Fig.8).

   19. Hochspannungsleitung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Anpassungsstücke von einer minimalen Querschnittsfläche an der Stelle, die am nächsten beim Ende des Innenleiters liegt, bis zu einer maximalen Querschnittsfläche an seinem entgegengesetzten Ende zunimmt.

   20. Hochspannungsleitung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen leitenden Bänder jeweils einen Bogen bilden, und daß die entgegengesetzten Enden der Bänder an ihrer Verbindungsstelle mit einem entsprechenden Endabschnitt zu diesem tangential verlaufen (Fig.8).

   21. Hochspannungsleitung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen leitenden Bänder einen mittleren gebogenen Teil bilden, der jeweils zwischen zwei geradlinig verlaufenden Teilen liegt, die an ihrer Verbindungsstelle mit einem entsprechenden Endabschnitt normal zu diesem verlaufen (Fig. 10).

   22. Hochspannungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Stützglied folgende Teile enthält: Einen Isolator vom Säulen- oder Stützertyp, der an jedem Ende eine behälterartige Ausnehmung aufweist; eine auf die Oberfläche der Ausnehmungen aufgebrachte leitende Schicht; wenigstens eine leitfähige Einrichtung

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   innerhalb der Ausnehmungen; und Befestigungseinrichtungen, welche die leitfähige Einrichtung innerhalb der jeweiligen Ausnehmung in elektrischem und mechanischem Kontakt mit einem der Leiter halten (Fig. 12).

   25ο Hochspannungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Stützglied folgende Teile enthält: Einen Isolator vom Säulen- oder Stützertyp mit einer behälterartigen Ausnehmung an jedem Endej Jeweils eine leitende Schicht, die auf die Oberfläche der Ausnehmungen aufgebracht ist; eine erste leitfähige Einrichtung, die in eine der Ausnehmungen eingesetzt ist; eine Einrichtung zur Befestigung der ersten leitfähigen Einrichtung an einem der Leiter, welche einen elektrischen und einen starren mechanischen Kontakt schafft·; eine zweite leitfähige Einrichtung, welche in die andere Ausnehmung eingesetzt ist und ein flexibles leitendes Glied aufweist, welches den anderen Berber und die zweite leitfähige Einrichtung so miteinander verbindet, daß eine bestimmte Längsbewegung des Innenleiters möglich ist (Fig. 13).

   24. Hochspannungsleitung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter wenigstens einen Längsschlitz besitzt, und daß die Befestigung an einer inneren Stelle auf der dem Schlitz gegenüberliegenden Innenwand des Leiters erfolgt (Fig. 1J).

   25· Hochspannungsleitung nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ein flexibles leitendes Glied enthält, das mit dem einen Ende innerhalb der ersten leitfähigen Einrichtung und mit dem anderen Ende an der Innenfläche des Außenleiters angeschlossen, ist.

   26. Hochspannungsleitung nach Anspruch 22, α-».durch gekenn-

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   zeichnet,daß die Befestigungseinrichtung folgende Teile enthält: Bin Bolzenglied, welches von der Isolatoreinrichtung absteht und durch ein Loch im Außenleiter paßt j eine Verstärkungsplatte, die eine im wesentlichen dem-Außendurchmesser des Außenleiters entsprechende Krümmung besitzt und ein Loch zum Durchstecken des Bolzengliedes aufweist; und ein mit dem Bolzenglied zusammenwirkendes Befestigungsglied, welches eine starre und gasdichte Verbindung des Bolzengliedes und der Verstärkungsplatte mit dem Außenleiter schafft.

   27. Hochspannungsleitung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß di'e Einrichtung zur Befestigung der ersten leitfähigen Einrichtung folgende Teile aufweist: Ein Bolzenglied, welches von der Isolatoreinrichtung absteht und durch ein Loch im Außenleiter paßt; eine Verstärkungsplatte, die eine im wesentlichen dem Außendurchmesser des Außenleiters entsprechende Krümmung aufweist und ein Loch zum Durchstecken des Bolzengliedes besitzt; und ein mit dem Bolzenglied zusammenwirkendes Befestigungsglied zur Schaffung einer starren und gasdichten Verbindung des Bolzengliedes und der Verstärkungsplatte mit dem Außenleiter.

   28. Hochspannungsleitung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Teil des Außenleiters einen größeren Durchmesser besitzt als der übrige Teil des Außenleiters, so daß eine Zone niedriger Feldstärke entsteht, und daß die Befestigungseinrichtung zwischen dem Außenleiter und der entsprechenden leitfähigen Einrichtung in diesem Teil mit größerem Durchmesser angeordnet ist,

   29· Hochspannungsleitung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Stützglied folgende Teile aufweist: Ein Stützerisolator mit einer behälterartigen

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   Ausnehmung an jedem Ende; eine auf die Oberfläche der Ausnehmungen aufgebrachte leitende Schicht; eine erste leitfähige Einrichtung, die in einen der Leiter eingesetzt ist und einen elektrischen ^und starren mechanischen Kontakt schafft; und eine in die andere Ausnehmung eingesetzte zweite leitfähige Einrichtung, die eine verschiebungsfähige Kontakteinrichtung aufweist, welche so mit dem anderen ^eiter zusammenwirkt, daß eine Relativbewegung zwischen den Leitern möglich ist, während die zweite leitfähige Einrichtung in elektrischem Kontakt mit dem anderen Leiter gehalten wird.

   30. Mit Gas isolierte Übertragungsleitung mit wenigstens einer modularen Leitungseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß ein unmagnetischer Außenleiter sowie ein unmagnetischer Innenleiter vorgesehen sind, daß eine Einrichtung zur isolierenden Halterung des Innenleiters innerhalb des Außenleiters vorgesehen ist, und daß die Halterungseinrichtung auf eine Längsexpansion des Innenleiters derart anspricht, daß die Längsachse des Innenleiters im wesentlichen parallel zur Längsachse des Außenleiters gehalten wird·

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