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Der Aufbau von elektrischen Schaltungen kann entweder mit einzelnen und in sich abgeschlossenen
Elementen erfolgen oder in integrierter Bauweise. Bei Hochspannungsschaltungen verwendet man bisher vorwiegend einzelne Elemente mit in atmosphärischer Luft herausgeführten Hochspannungsanschlüssen. Hiedurch ergeben sich ein grosser Platzbedarf, eine starke Abhängigkeit von Umgebungseinflüssen und eine oft störende
Induktivität der Verbindungsleitungen. Diese Nachteile können vermieden werden, wenn die einzelnen Elemente ohne Herausführung des Hochspannungspotentials in atmosphärische Luft miteinander lösbar verbunden werden.
Solche Verbindungen stellen bei festen Isolierstoffen ein besonderes Problem dar wegen der an den
Stossstellen in den Isolierungen entstehenden Fugen. Imhof hat in seinem in der "Schweizerischen Technischen
Zeitschrift"Nr. 6-1958-Seite 93 bis 120 veröffentlichten Aufsatz "über neue Konzeptionen und Werkstoffe der
Hochspannungstechnik"vorgeschlagen, solche Fugen mit Isolierflüssigkeiten oder Druckgasen auszufüllen ; dies bedingt jedoch einen ziemlich grossen konstruktiven Aufwand.
Es ist auch schon bekannt, dass man diese Schwierigkeiten dadurch vermeiden kann, indem man in die
Fugen hochwertige elastische Isolierstoffe einbringt. Bei einer derartigen bekannten Anordnung ist die
Hochspannungsdichtungsstelle auch schon lösbar ausgebildet (vergleiche Benken :"über die elektrische Festigkeit von Fugen zwischen festen Isolierstoffen"ETZ-A, Band 89 -1968- Heft 15, Seite 356 bis 361). In dieser Arbeit sind u. a. Untersuchungen an Fugen in koaxialen Isolierungen unter Verwendung von Silikonkautschuk als elastische Zwischenscheibe beschrieben. Bei einer genügend hohen Flächenpressung der Silikonscheibe wurden keine Vorentladungen in den Fugen festgestellt und man erhielt eine hohe Durchschlagsfestigkeit der Fuge.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die hohe Flächenpressung der elastischen Silikonscheibe die stets vorhandenen Unebenheiten der Oberflächen zwischen den festen Isolierstoffen ausgefüllt werden. Nachteilig an dieser bekannten sogenannten Radialdichtung-die Richtung des von aussen aufzubringenden Pressdruckes liegt senkrecht zur elektrischen Beanspruchung der Fuge-ist jedoch, dass die für die Flächenpressung erforderliche
Kraft in den festen Isolierstoff eingeleitet werden muss.
Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, dass man die Dichtungsstelle als sogenannte
Axialdichtung-der Pressdruck wirkt parallel zur elektrischen Feldstärke-ausbildet, bei der der Kraftschluss im wesentlichen über das Hochspannungsdichtungselement erfolgt. Der prinzipielle Aufbau einer Axialdichtung ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 1916502 angegeben.
Die Erfindung geht von dem vorstehend beschriebenen Prinzip einer als Axialdichtung ausgebildeten
Hochspannungsdichtung aus.
Die Erfindung betrifft eine lösbare, hochspannungsfeste Dichtungsstelle für Hochspannungsausleitungen von elektrischen Geräten, wie Messwandler, Transformatoren od. dgl., mit einem unter Druck stehenden elastischen, gegen Wegfliessen allseitig gesicherten, über die Isolierung der Hochspannungsausleitung gesteckten, als Axialdichtung ausgebildeten Dichtungselement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare, hochspannungsfeste Dichtungsstelle der vorstehend beschriebenen Art so auszugestalten, dass man trotz Beaufschlagung der Hochspannungsdichtungsstelle mit einem sehr hohen Pressdruck eine gleichmässige Verteilung des Dichtungsdruckes am Gesamtumfang des die Dichtungsstelle umgebenden elastischen Dichtungselementes erhält. Gleichzeitig soll eine Umschaltmöglichkeit für die wahlweise Herstellung der Reihen- oder Parallelschaltung der Primärwicklungsteile geschaffen werden, ohne dass hiefür ein die Abmessung in der Hochspannungsausleitung vergrössernder zusätzlicher Raum erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das an der Dichtungsstelle zwischen dem elektrischen Gerät und dessen Hochspannungsausleitung angeordnete, mit einem konischen, metallischen Druckstück befestigbare und die Dichtungsstelle mit ausreichender Schlagweite überbrückende Dichtungselement konisch ist und dass die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Gerät und dessen Hochspannungsausleitung zur Herstellung der Serien- oder Parallelschaltung der Primärwicklungsteile des elektrischen Gerätes als umsteckbare Steckverbindung ausgebildet ist.
Wohl ist bereits durch die USA-Patentschrift Nr. 3, 542, 943 eine wasserdichte lösbare Durchführung für Kondensatoreinheiten bekanntgeworden, bei der ein winkelförmiges Anschlussstück mit dem zu koppelnden Durchführungsteil lösbar verbunden wird. Der Durchführungsteil besitzt einen Isolierkörper aus keramischem Material. Wegen der starren Ausbildung des Isolierkörpers ist eine die Spannungsfestigkeit erhöhende Druckbeanspruchung, wie sie für die Erfindung wesentlich ist, nicht möglich. Auch ist die bekannte Durchführung nicht zur Umschaltung von Primärwicklungsteilen elektrischer Geräte geeignet.
Demgegenüber zeichnet sich die lösbare, hochspannungsfeste Dichtungsstelle gemäss der Erfindung dadurch aus, dass man bei Hochspannungsausleitungen von elektrischen Geräten, wie Messwandler, Transformatoren od. dgl., bei denen der für die hochspannungsfeste Dichtung erforderliche Pressdruck nur von einer Seite aus auf das Dichtungselement eingeleitet werden kann, einen gleichmässigen Dichtungsdruck am Gesamtumfang des Dichtungselementes innerhalb des Klemmbereiches erhält. Ausserdem ist für die Umschalteinrichtung des elektrischen Gerätes durch das vorgesehene Steckprinzip kein zusätzlicher Raum erforderlich, so dass die durch die Schlagweite bestimmte Länge des Dichtungselementes nicht verlängert werden muss.
Mit Vorteil kann die Hochspannungsausleitung Steckerkontaktstifte aufweisen, die in entsprechende Steckkontaktbuchsen im elektrischen Gerät derart einsteckbar sind, dass die Primärumschaltung durch Drehung der Hochspannungsausleitung um 1800 erfolgt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfmdung werden an Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine lösbare, hochspannungsfeste Dichtungsstelle zwischen einem Giessharz-Stromwandler und dessen Schlagweitenteil, wobei die Primärumschaltung des Stromwandlers durch Umstecken des Schlagweitenteiles ermöglicht wird. Fig. 2 zeigt das Schlagweitenteil des Stromwandlers nach Fig. 1 in der Ansicht X (gemäss Fig. 1). Fig. 3 zeigt das Wandlerunterteil des Stromwandlers in der Ansicht Y (gemäss Fig. 1) in der Parallelschaltstellung. Fig. 4 zeigt das Wandlerunterteil des Stromwandlers in der Ansicht Y (gemäss Fig. 1) in der Serienschaltstellung.
Die in Fig. 1 dargestellte lösbare, hochspannungsfeste Dichtungsstelle zwischen einem Giessharz-Strom-
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--3-- inSchlagweitenteil--l--ist wie folgt ausgebildet : Ein konisches, elastisches Dichtungselement--S-- überbrückt die Dichtungsstelle--6--zwischen den Hochspannungszuleitungen--7, 8--des Stromwandlers
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Dem Druckstück --9-- und dem Schlagweitenteil--l--kann eine Schaltstellungsanzeige--9a-zugeordnet sein, vorzugsweise um 900 versetzt zu den Klemmenbezeichnungen. Die Klemmenbezeichnungen --K, L--können mit Vorteil am festen Teil des Wandlers angeordnet sein, damit die gleiche Stromrichtung
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Die Einzelheiten der an der Dichtungsstelle--6--vorgesehenen Umschalteinrichtung sind aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich.
In Fig. 2 ist der Schlagweitenteil--l--in Ansicht X gemäss Fig. 1 schematisch dargestellt. Am unteren Ende des Schlagweitenteiles--l--sind die für die Primärumschaltung im Verhältnis 1 : 2 notwendigen Hochstrom-Steckkontaktstifte--13--in Gestalt von Büschelsteckern, die den notwendigen Kontaktdruck gewährleisten, angeordnet. Eine für die Primärumschaltung notwendige Schaltbrücke--14--verbindet zwei der Steckkontaktstifte leitend miteinander.
Im Wandlerunterteil befinden sich, wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, entsprechende Steckkontaktbuchsen--15--, an die die beiden Primärwicklungsteile --16, 17-- angeschlossen sind. Blindlöcher-18-ermöglichen das Einstecken des Schlagweitenteiles-l-in zwei um 1800 gegeneinander versetzten Stellungen. Fig. 3 zeigt die Parallelschaltung der beiden Primärwicklungsteile--16, 17--, während in Fig. 4 die Serienschaltung dargestellt ist.
Die besonderen Vorteile des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Schlagweitenteiles eines Stromwandlers liegen darin, dass der Schlagweitenteil ohne grossen Montageaufwand abnehmbar ist. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn es sich um Stromwandler für hohe Spannungen handelt, weil in diesem Fall der Schlagweitenteil im Vergleich zu den aktiven Teilen des Wandlers verhältnismässig gross ist. Die Anordnung der Umschalteinrichtung für die Primärumschaltung des Stromwandlers im Bereich der Dichtungsstelle bringt den Vorteil mit sich, dass bei einer Primärumschaltung die Wicklungsenden der Primärwicklung nicht sämtlich bis zur Ebene der Primäranschlüsse --K, L-- hochgeführt werden müssen. Es genügt vielmehr, diese bis in die Höhe der Dichtungsstelle und der an der Stromübergangsstelle vorhandenen Umschalteinrichtung zu führen.
Die Umschaltung selbst erfolgt durch einfaches Drehen des Schlagweitenteiles um 1800 und Einstecken in den Stromwandler-Unterteil. Fehlschaltungen sind ausgeschlossen, weil die Steckkontaktbuchsen und Blindlöcher so angeordnet sind, dass der Schlagweitenteil nur in den beiden vorgesehenen Schaltstellungen eingesteckt werden kann.
Die erfindungsgemässe Ausbildung des Schlagweitenteiles kann auch bei Spannungswandlern, Transformatoren od. dgl. Verwendung finden. Es ist auch möglich, die Dichtungsstelle und damit die vorstehend beschriebene Umschalteinrichtung in das obere Ende des Schlagweitenteiles zu verlegen. Diese Ausführungsform ist dann von Vorteil, wenn die Abnehmbarkeit des Schlagweitenteiles nicht erforderlich ist.
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The construction of electrical circuits can either be individual or self-contained
Elements or in an integrated design. In the case of high-voltage circuits, individual elements with high-voltage connections in atmospheric air have so far been used predominantly. This results in a large space requirement, a strong dependence on environmental influences and an often disruptive one
Inductance of the connecting lines. These disadvantages can be avoided if the individual elements are detachably connected to one another without the high voltage potential being led out into atmospheric air.
Such connections represent a particular problem with solid insulating materials because of the
Joints in the insulation. Imhof has in his in the "Swiss Technical
Journal "No. 6-1958-page 93 to 120 published article" about new concepts and materials of the
Hochspannungstechnik "proposed to fill such joints with insulating liquids or compressed gases; however, this requires quite a lot of construction effort.
It is also known that these difficulties can be avoided by going into the
Joints introduce high-quality elastic insulating materials. In such a known arrangement, the
High-voltage sealing point also already detachable (compare Benken: "About the electrical strength of joints between solid insulating materials" ETZ-A, Volume 89 -1968- Issue 15, pages 356 to 361). In this work u. a. Investigations on joints in coaxial insulation using silicone rubber as an elastic washer are described. With a sufficiently high surface pressure of the silicone disc, no pre-discharges were found in the joints and the joint had a high dielectric strength.
This is due to the fact that the high surface pressure of the elastic silicone washer fills the unevenness of the surface between the solid insulating materials. A disadvantage of this known so-called radial seal - the direction of the pressure to be applied from the outside is perpendicular to the electrical stress on the joint - is, however, that the pressure required for the surface pressure
Force must be introduced into the solid insulating material.
This disadvantage can be avoided by using the sealing point as a so-called
Axial seal - the pressure acts parallel to the electrical field strength - is formed, in which the frictional connection takes place essentially via the high-voltage sealing element. The basic structure of an axial seal is given, for example, in German laid-open specification 1916502.
The invention is based on the above-described principle of an axial seal
High-voltage seal off.
The invention relates to a detachable, high-voltage-resistant sealing point for high-voltage leads from electrical devices, such as measuring transducers, transformers or the like, with a pressurized, elastic sealing element, which is protected on all sides against flow, is plugged over the insulation of the high-voltage lead and is designed as an axial seal.
The invention is based on the object of designing a detachable, high-voltage-resistant sealing point of the type described above in such a way that, despite the application of a very high pressure to the high-voltage sealing point, an even distribution of the sealing pressure over the entire circumference of the elastic sealing element surrounding the sealing point is obtained. At the same time, a switchover option is to be created for the optional production of the series or parallel connection of the primary winding parts, without the need for additional space that increases the dimensions of the high-voltage outlet.
This object is achieved according to the invention in that the sealing element, which is arranged at the sealing point between the electrical device and its high-voltage outlet, can be fastened with a conical, metallic pressure piece and bridges the sealing point with a sufficient throw, is conical and in that the electrical connection between the electrical device and whose high-voltage outlet is designed as a plug-in connection that can be plugged in to produce the series or parallel connection of the primary winding parts of the electrical device.
A watertight, detachable bushing for capacitor units has already become known through US Pat. No. 3,542,943, in which an angular connection piece is releasably connected to the bushing part to be coupled. The bushing part has an insulating body made of ceramic material. Because of the rigid design of the insulating body, compressive stress increasing the dielectric strength, as is essential for the invention, is not possible. The known bushing is also not suitable for switching over primary winding parts of electrical devices.
In contrast, the detachable, high-voltage-proof sealing point according to the invention is characterized in that, in the case of high-voltage discharges from electrical devices, such as transducers, transformers or the like, where the pressure required for the high-voltage-proof seal is applied to the sealing element from only one side can obtain a uniform sealing pressure on the entire circumference of the sealing element within the clamping area. In addition, due to the plug-in principle provided, no additional space is required for the switching device of the electrical device, so that the length of the sealing element determined by the width of the flap does not have to be lengthened.
The high-voltage outlet can advantageously have plug contact pins which can be plugged into corresponding plug-in contact sockets in the electrical device in such a way that the primary switching takes place by turning the high-voltage outlet through 1800.
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Further details and advantages of the invention are explained in more detail using exemplary embodiments with reference to the drawings.
Fig. 1 shows in section a detachable, high-voltage-resistant sealing point between a cast resin current transformer and its pitch range part, the primary switching of the current transformer being made possible by repositioning the pitch range part. FIG. 2 shows the pitch section of the current transformer according to FIG. 1 in view X (according to FIG. 1). Fig. 3 shows the converter lower part of the current transformer in the view Y (according to FIG. 1) in the parallel switching position. Fig. 4 shows the converter lower part of the current transformer in the view Y (according to FIG. 1) in the series switching position.
The detachable, high-voltage-resistant sealing point shown in Fig. 1 between a cast resin current
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--3-- in the joint width part - l - is designed as follows: A conical, elastic sealing element - S-- bridges the sealing point - 6 - between the high-voltage supply lines - 7, 8 - of the current transformer
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A switch position indicator - 9a - can be assigned to the pressure piece --9-- and the stroke width part - 1 -, preferably offset by 900 to the terminal designations. The terminal designations --K, L - can advantageously be arranged on the fixed part of the converter so that the current direction is the same
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The details of the switching device provided at the sealing point - 6 - can be seen from FIGS.
In FIG. 2, the stroke width part - 1 - is shown schematically in view X according to FIG. At the lower end of the pitch section - 1 - the high-current plug-in contact pins - 13 - required for the primary switching in a ratio of 1: 2 - are arranged in the form of tufted plugs that ensure the necessary contact pressure. A switching bridge - 14 - required for the primary switchover conductively connects two of the plug contact pins with one another.
As can be seen from FIGS. 3 and 4, there are corresponding plug contact sockets - 15 - to which the two primary winding parts - 16, 17 - are connected. Blind holes-18-make it possible to insert the striking distance part-l-in two positions offset from one another by 1800. Fig. 3 shows the parallel connection of the two primary winding parts - 16, 17 -, while the series connection is shown in FIG.
The particular advantages of the pitch section of a current transformer shown in FIGS. 1 to 4 are that the pitch section can be removed without great assembly effort. This is particularly important when it comes to current transformers for high voltages, because in this case the pitch range part is relatively large compared to the active parts of the converter. The arrangement of the switching device for the primary switching of the current transformer in the area of the sealing point has the advantage that in the case of a primary switching, the winding ends of the primary winding do not all have to be brought up to the level of the primary connections --K, L--. Rather, it is sufficient to lead this up to the level of the sealing point and the switching device present at the current transfer point.
The switchover itself takes place by simply turning the pitch range part by 1800 and inserting it into the lower part of the current transformer. Incorrect switching is ruled out because the plug-in contact sockets and blind holes are arranged in such a way that the pitch section can only be inserted in the two intended switching positions.
The inventive design of the pitch section can also be used in voltage converters, transformers or the like. It is also possible to move the sealing point and thus the switching device described above in the upper end of the throwing distance part. This embodiment is advantageous when the distance part does not need to be removed.