DE2748002A1 - Isolatordurchfuehrung - Google Patents

Description

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Firma TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, 72, Horikawa-Cho, Saiwai-Ku, Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan

Isolatordurchführung

Die Erfindung betrifft eine gasgefüllte Isolatordurchführung und insbesondere eine solche, bei welcher ein zentraler Leiter von einer Isolatorhülse gehaltert ist und sich außerhalb der Isolatorhülse ein geerdeter Rinq einer Schutzfunkenstrecke und im Inneren der Isolatorhülse ein geerdeter Abschirmzylinder befindet, und zwar zum Zweck der Beeinflussung des Potentialgradienten längs der äuß3ren Oberfläche der Durchführung.

Wie aus FIg. 2 ersichtlich, besteht eine gasgefüllte Durchführung gemäß dem Stand der Technik aus einem zentralen Leiter 1, einer Isolatorhülse 2, die mit einem isolierenden Gas, beispielsweise SF,, gefüllt ist, einer geerdeten Abschirmung 4 in Form eines im Isoliergas angeordneten Metallzylinders, welcher konzentrisch den zentralen Leiter 1 umgibt, und aus einem geerdeten Ring 5 einer Schutzfunkenstrecke an der Außenseite der Durchführung, wobei der Ring konzentrisch die Durchführung 2 umgibt. Die Abschirmungen 4 und 5 dienen dazu, den Pot ential gradienten zwischen dem zentralen Leiter 1 und dem unteren Flansch 3 der Durchführung zu beeinflussen bzw. abzuschwächen, um so die zulässige

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Spannung erhöhen zu können. Die Durchführung 2 ist auf einer Metallplatte 6 einer elektrischen Maschine bzw. eines elektrischen Gerätes befestigt. Am oberen Ende der Durchführung kann eine weitere Abschirmung in Form eines Ringes 7 der Schutzfunkenstrecke angebracht sein.

Äquipotentiallinien der Durchführung sind in Fig. 2 dargestellt. Im allgemeinen sind Durchführungen dieses Typs derart gestaltet, daß ihre Isolationsfestigkeit an der Innenseite der Durchführung größer ist als an der Außenseite. Mit anderen Worten, die Isolationseigenschaft der Durchführung wird durch die Isolationsfestigkeit an der Außenseite bestimmt und diese wiederum wird bestimmt durch den Potentialgradienten an der Oberfläche des geerdeten Ringes der Schutzfunkenstrecke an der Außenseite und demjenigen an der Oberfläche der Durchführung nahe der geerdeten Seite. Aus diesem Grund ist es möglich, die Isolationsfestigkeit der Durchführung durch Konzentration der Äquipotentiallinien nahe der Hochpotentialseite zu verbessern, womit der Potentialgradient längs der Oberfläche der Durchführung vermindert wird. Dies kann dadurch erreicht werdne, daß die geerdete metallische Abschirmhülse 4 näher der Hochpotentialseite angebracht wird. Obwohl diese Konzentration den Potentialgradient entlang der äußeren Oberfläche der Durchführung abschächt, verstärkt sie andererseits den Potentialgradienten entlang der inneren Oberfläche der Durchführung und den örtlichen Potentialgradienten am Ende der zylindrischen Abschirmhülse 4, wodurch die Isolationseigenschaften auf der Innenseite und auf der Außenseite der Durchführung unterschiedlich sind.

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Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer verbesserten gasgefüllten Durchführung mit einfachem und kostensparendem Aufbau aber verbesserter Potentialverteilung entlang der äußeren Oberfläche der Durchführung.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine gasgefüllte Durchführung mit Isolatorhülse, zentralem, sich in der Hülsenachse erstreckendem Leiter, geerdeter zylindrischer Abschirmhülse innerhalb der Durchführung, die um den zentralen Leiter herum angeordnet ist, und mit geerdeter Abschirmung an der Außenseite der Durchführung, die gekennzeichnet ist durch einen Isolator, dessen eines Ende mit dem einen Ende der geerdeten Abschirmhülse verbunden ist, und durch einen Zwischenpotential-Abschirmzylinder, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des Isolators verbunden ist und sich zwischen dem zentralen Leiter und der geerdeten Abschirmhülse erstreckt.

Die gasgefüllte Durchführung nach der Erfindung vermag den Potentialgradienten entlang der äußeren Oberfläche der Durchführung zu vermindern und besitzt einen einfachen Aufbau. Zur weiteren Verbesserung des Potentialgradienten entlang der Durchführungsoberlfache können eine Mehrzahl von Zwischenpotential-Abschirmungen zwischen der geerdeten Abschirmhülse und dem zentralen Leiter vorgesehen sein.

Auf der Zeichnung sind Ausfuhrungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine übliche gasgefüllte Durchführung nach dem Stand der Technik,

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Fig. 2: die Äquipotentiallinien der Durchführung von Fig. 1;

Fig. 3: einen Längsschnitt durch eine Durchführung nach der Erfindung;

Fig. 4: im vergrößeren Maßstab einen Schnitt durch einen Teil der Durchführung von Fig. 3;

Fig. 5: einen Längsschnitt einer Abwandlungsform der Erfindung;

Fig. 6: einen Längsschnitt durch eine weitere Abwandlungsform der Erfindunq mit zwei Zwischenpotentialabschirmungen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 3 und 4 weist einen zentralen Leiter 11 auf, der durch eine Isolatorhülse 12 mit Bodenflansch 13 gehaltert ist, eine innere, geerdete, zylindrische Abschirmhülse 21, die an der Innenseite der Isolatorhülse nahe dem Flansch 13 befestigt ist, und eine äussere geerdete Abschirmung 14, die am Flansch 13 mittels Tragrohren 15 befestigt ist. Die Isolatorhülse ist auf einer geerdeten Metallplatte 16 eines elektrischen GErätes befestigt, beispielsweise eines gasgefüllten Leistungsschalters.

Wie am besten aus FIg. 4 ersichtlich, ist am oberen Ende der Abschirmhülse 21 ein metallischer Zwischenpotentialzylinder 25 befestigt, und zwar mittels säulenartiger Isolatoren 31. Am oberen Ende des Zwischenpotentialzylinders 25 ist einstückig mit diesem ein ringförmiges Befestigungselement 26 ausgebildet. Die Abschirmhülse 21 ist außerdem an ihrem oberen Ende einstückig mit einem ringförmigen Befestigungselement 22 versehen und diese

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ringförmigen Befestigungselemente/und 26 sind mittels Bolzen 27 mit den entgegengesetzten Enden einer Vielzahl von säulenförmigen Isolatoren 31 verbunden, die auf einem Kreis rundum den Zentralleiter 1 angeordnet sind. Das Befestigungselement 22 besitzt

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einen größeren inneren Durchmesser als das Befestigungselement 26, so daß der Abschirmzylinder 25 sich innerhalb der Abschirmhülse 21 befindet, die elektrisch mit der Metallplatte 16 und dem Flansch 13 über eine Stützplatte 23 und Bolzen 24 verbunden ist. DAs Potential des Zwischenpotentialzylinders 25 wird deshalb durch das Verhältnis der elektrostatischen Kapazitäten zwischen ihm selbst und dem Zentralleiter 11 einerseits und zwischen den beiden Abschirmungen 21 und 25 andererseits bestimmt, d.h. durch deren Uberlappungsgrad.

Durch die Zwischenpotential-Abschirmung 25 wird die Verteilung

des

der Äquipotentiallinien von Fig. 2 gegen die Seite^iöheren Potentials verschoben und weil die Potentialdifferenz zwischen den Abschirmungen 21 und 25 fest ist, wird es möglich, den Potentialgradienten auf der Oberfläche der Isolatorhülse klein zu halten. Betrachtet man die Isolationsfestigkeit auf der Durchführungsoberfläche zum Zeitpunkt eines Ubergießens mit Wasser so zeigt sich, daß sich die Potentialverteilung entlang der Oberfläche der Isolatordurchführung infolge der darauffallenden Wassertropfen ändert, dabei ergibt sich jedoch als Vorteil, daß die innere Potentialverteilung infolge der inneren Zwischenpotential-Abschirmung fest bleibt.

Wird innerhalb der Isolatorhülse eine Zwischenpotential-Abschirmung vorgesehen, so ist es möglich, den Durchmesser des äußeren geerdeten Rings der Schutzfunkenstrecke kleiner zu machen als bei üblichen gasgefüllten Durchführungen. Die Zwischenpotential-Abschirmung kann durch eine Vielzahl von umfangsmäßig verteilten, stabförmigen, sich radial erstreckenden Isolatoren getragen werden, jedoch ist es mit dieser Konstruktion schwierig, eine ge-

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wünschte Kriechstrecke längs der Isolatoren zu erhalten. Da sich jedoch bei der Erfindung die Isolatoren 31 in Axialrichtung der Durchführung erstrecken und umfangsmäßig um die Abschirmung 25 verteilt sind, ist es möglich, die gewünschten KrJechstrecken auf einfache Weise zu erreichen.

Um das Zwischenpotential auf einem gewünschten Wert zwischen 20 und 60% der Leitungsspannung zu halten.ist es notwendig, die Zwischenpotential-Abschirmung in einer bestimmten Lage anzubringen. In bestimmten Fällen kann die innere schräge Wandung der Isolatorhülse die Anbringung des oberen Befestigungselementes erschweren; in diesem Fall können dann die Isolatoren 31 bezüglich der Vertikalen einen bestimmten Anstellungswinkel aufweisen, wie in Fig. 5 dargestellt.

Soll die Potentialverteilung entlang der äußeren Oberfläche der

werden
Isolatorhülse noch mehr verbessert/, so können mehrere Stufen von Zwischenpotential-Abschirmungen 25 und 34 verwendet werden. Die Abschirmung 34 ist an der Befestigung 26 durch ein ringförmiges Befestigungselement 33 und durch eine Mehrzahl von über den Umfang verteilter Isolatorstäbe 32 befestigt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 bis 5 ist das Potential der Zwischenpotential-Abschirmungen gegeben durch

^C2
^{V = V}

wobei V die Leitungsspannung ist, C. die Kapazität zwischen dem Zentralleiter und der Zwischenpotentialabschirmung und C_

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die Kapazität zwischen der Zwischenpotentxalabschirmung und der geerdeten Abschirmhülse. Die Kapazitäten C₁ und C„ sind durch die geometrischen Formen und Abmessungen vorgegeben. Wenn die Tragkonstruktion der Zwischenpotential-Abschirmung großvolumig ist dann wird die Kapazität und das Gewicht ansteigen, so daß es notwendig ist, die mechanische Festigkeit zu erhöhen. Wenn jedoch eine Mehrzahl von Isolatorstäben umfangsmäßig um den Zentralleiter verteilt ist, so beeinflussen diese Isolatorstäbe die durch die geometrische Abemessung vorgegebene elektrostatische Kapazität nicht. Darüberhinaus ist diese erfindungsgemäße Tragkonstruktion leicht und billig.

Bei ölgefüllten Durchführungen ist es bekannt, den Zentralleiter mit einer Vielzahl von Schichten aus Isolierpapier zu umwickeln und eine Vielzahl von Metallschichten an einer Vielzahl radial verteilter Punkte des Papierwickels zwischenzuschalten. Dabei sind die Papierschichten und die Metallschichten derart gewikkelt, daß im Längsschnitt ein Konus entsteht, um so die Potentialverteilung innerhalb der Durchführung zu steuern. Zur Herstellung einer derartigen Durchführung sollen die Papier- und Metallschichten unterschiedliche axiale Länge aufweisen, was die Kosten der Herstellung erhöht. Bei der gasgefüllten Durchführung nach der Erfindung dagegen sind die inneren Abschirmungen so dimensioniert und angeordnet, daß sie die Potentialverteilung längs der äußeren Oberfläche der Durchführung wesentlich verbessern und trotzdem einfach und billig herzustellen sind.

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Claims (5)

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   DlPL ING. KLAUS BEHN DIPL PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

   PATENTANWÄLTE

   WIt)CMMAyFWSI[JAS¹JC »» (j IUKIn ΜΙΙΓΚ.ΚΕ M ;>y TEL >O89> 22 25 3O 29 5192

   26. Oktober 1977 Λ26177 Mü/ib

   PATENTANSPRÜCHE

   ί 1. / Gasgefüllte Isolatordurchführung mit einer Isolatorhülse, einem sich in der Achse der Isolatorhülse erstreckenden zentraler Leiter, einer geerdeten,zylindrischen Abschirmhülse um den zentralen Leiter herum im Inneren der Isolatorhülse und mit einer an der Außenseite der Isolatorhülse befestigten, geerdeten Abschirmung in Form eines Schutzfunkenstreckenrings, gekennzeichnet durch einen Isolatorkörper, dessen eines Ende mit dem einen Ende der geerdeten Abschirmhülse verbunden ist, und durch einen Zwischen-potential-Zylinder, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des Isolators verbunden ist und sich zwischen dem zentralen Leiter und der geerdeten Abschirmhülse erstreckt.
2. 2. Gasgeüillte Isolatotdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolatorkörper aus einer Vielzahl von Isolatorstäben besteht, die auf einem Kreis um den Zentralleiter herum verteilt und elektrisch mit der geerdeten Abschirmhülse und mit dem Zwischenpotential-Zylinder durch ringförmige Befestigungselemente verbunden sind.
3. 3. Gasgefüllte Isolatordurchführung nach Anspruch 2, dadurch

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   gekennzeichnet, daß die Isolatorstäbe sich parallel zum zentralen Leiter erstrecken.
4. 4. Gasgefüllte Isolatordurchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorstäbe bezüglich der Vertikalen einen Anstellungswinkel· aufweisen.
5. 5. Gasgefu^te Isol·atordurchführuna nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Zwischenpotential-Abschirmung, die an der ersten Zwischenpotentiai-Abschirmung befestigt ist und sich zwischen dieser und dem zentralen Leiter erstreckt.

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