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PATENTANSPRÜCHE
1. Durchführungseinrichtung für Hochspannungsleiter, mit einer aus dielektrischem Material bestehenden Fassung (6, 6a-6d) und einem darin gefassten, isolierenden Organ (4, 4a, 4b), in welchem ein zum unmittelbaren Umgreifen des Leiters vorgesehener Durchgang ausgespart ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Organ aus einem elastischen Material mit einer Dielektrizitätskonstante, welche praktisch gleich derjenigen der Fassung ist, besteht und geformt ist, um sich dem Leiter anzuschmiegen.
2. Durchführungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ aus einer mehrteiligen Schale besteht.
3. Durchführungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fassung mindestens eine mehrteilige Klemmplatte (6a-6d) aufweist, welche im wesentlichen senkrecht zum Leiter steht.
4. Durchführungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fassung mindestens eine einteilige Klemmplatte (6) aufweist, welche im wesentlichen senkrecht zum Leiter steht.
5. Durchführungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmplatte einen offenen Schlitz aufweist.
6. Durchführungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmplatte einen geschlossen Durchgang aufweist.
7. Durchführungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ aus Gummi besteht.
8. Durchführungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang des Organs mit diesem einstückig geformte und einwärts gerichtete, elastische Lappen aufweist, welche vorgesehen sind, um sich an den Leiter anzuschmiegen.
9. Durchführungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Organs eine Dielektrizitätskonstante E > 2 aufweist.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Durchführungseinrichtung für Hochspannungsleiter, insbesondere beim Durchgang von einer Zelle zur anderen in Hochspannungs-Schaltanlagen. Dabei soll ein nicht oder nur geringfügig isolierter elektrischer Leiter eine Trennwand glimmfrei durchqueren und von dieser abgestützt werden, wobei die beidseitig der Trennwand befindlichen Räume bezüglich Lichtbogengase gegenseitig abgedichtet sein sollten.
Einerseits sind zu diesem Zwecke besondere Durchführungselemente bekannt, welche auf Grund eines raffinierten Aufbaues die Steuerung des Feldabbaues, die mechanische Abstützung des Leiters und die Abdichtung gegenüber Lichtbogengasen bewerkstelligen. Solche - meist für metallische Trennwände vorgesehene - Durchführungen, wie etwa die in der deutschen O.S. 1415920 beschriebene, erfüllen ihre elektrischen und mechanischen Aufgaben gut, sind aber im Aufbau kompliziert, daher relativ teuer. Ausserdem erfordern sie verhältnismässig viel Raum und müssen sehr exakt eingebaut bzw. an den Leiter angepasst werden. Bei der heute zunehmend verbreiteten Verwendung von Kunststoffwänden zwischen den Zellen tritt die Verhinderung von Glimmererscheinungen am Leiter, bei Einhaltung einer genügenden mechanischen Festigkeit, verbunden mit einer guten Gasabdichtung, an die erste Stelle.
Dabei besteht das scheinbar unlösbare Dilemma darin, dass, je weiter tragende Elemente aus einem hinreichend starren Isoliermaterial, mit einer stets wesentlich über derjenigen von Luft liegenden Dielektrizitätskonstante, an den Leiter herangeführt werden, desto mehr das elektrische Feld in den zwischen diesem starren Isolierträger und dem ebenfalls starren Leiter aus Toleranzgründen notwendigerweise verbleibenden Spalt gedrängt wird, innerhalb dessen eine elektrische Festigkeit verlangt wird, die gleich oder höher als diejenige von Luft ist. Besagter Spalt zwischen starrem Isolationsmaterial und Leiter kann nicht nur wegen der Fertigungstoleranzen, sondern auch wegen durch Wärmeausdehnung des Leiters usw. bedingte gegenseitige Bewegungen dieser Teile kaum unbeschränkt vermindert werden.
Daher wurde, beispielsweise in der deutschen O.S. 2344030, vorgeschlagen, den im innersten Bereich um den Leiter herum angebrachten Kern der Durchführung aus einem Material herzustellen, dessen Dielektrizitätskonstante annähernd gleich list.
Aussen um diesen Kern herum schliessen sich steifere Elemente, mit entsprechend höherer Dielektrizitätskonstante, an.
Da das Material mit einer in der Nähe von 1 liegenden Dielektrizitätskonstante ein Schaumstoff mit geringer Festigkeit ist, müssen die aussenliegenden Elemente mit höherer Dielektrizitätskonstante zwar aus mechanischen Gründen möglichst nah bis an den Leiter herankommen, dürfen sich aber gleichzeitig nicht zu weit nach innen ausdehnen, da sonst die Feldstärke im noch verbleibenden, mit Schaumstoff gefüllten Zwischenraum übermässig ansteigen würde. Diese Dimensionierung bleibt also notwendigerweise ein Kompromiss, der es nicht gestattet, ein mechanisches und elektrisches Optimum zu erreichen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, diesen Übelstand durch Schaffung einer Durchführung zu beheben, welche zudem noch einfach in Herstellung und Montage ist und gegebenenfalls auf einfachste Weise an Leiter mit verschiedenen Querschnittsformen angepasst werden kann.
Hierzu ist die erfindungsgemässe Durchführungseinrichtung für Hochspannungsleiter, mit einer aus dielektrischem Material bestehenden Fassung und einem darin gefassten, isolierenden Organ, in welchem ein zum unmittelbaren Umgreifen des Leiters vorgesehener Durchgang ausgespart ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Organ aus einem elastischen Material mit einer Dielektrizitätskonstante, welche praktisch gleich derjenigen der Fassung ist, besteht und geformt ist, um sich dem Leiter anzuschmiegen.
Dadurch wird eine gleichmässige über den von aussen her bis zur Leiteroberfläche verfügbaren Raum verteilte Feldstärke bewirkt und somit der Maximalwert derselben herabgesetzt. Die Neigung zum Glimmen wird also verringert. Herstellung und Montage sind besonders einfach und daher preisgünstig, und kleine - durch Montage oder nachträgliche Bewegungen des Leiters bedingte - Verschiebungen desselben bezüglich der Durchführung sind belanglos, was in der Praxis bedeutsam ist. Ausserdem kann zur Anpassung an verschiedene Leiterquerschnitte derselbe Aussenkörper verwendet werden, in welchen lediglich Organe mit verschieden geformten Durchgängen eingesetzt werden müssen.
Schliesslich kann man, wenn man in üblicher Weise eine Fassung mit einer wesentlich über 1 liegenden Dielektrizitätskonstante verwendet, das Stütz- und Dichtorgan mechanisch wesentlich stabiler ausführen, als es bei den bekannten Ausführungen aus Schaumstoff möglich ist.
Die Erfindung soll nunmehr anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. la eine Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 1 b-c zwei weitere Ausführungsformen der in Fig. la gezeigten Klemmplatten,
Fig. 2 einen Schnitt längs II-II der Fig. la,
Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden, aber nur teilweisen Schnitt durch eine andere Ausführungsform.
Fig. 4 a,b Ansicht und Querschnitt eines Einzelteiles einer dritten Ausführungsform.
In der Fig. la bezeichnet 1 die Trennwand zwischen zwei
Zellen einer Hochspannungs-Schaltanlage. Zur Durchführung der stromführenden Schienen 2 durch die Trennwand list in dieser eine runde Öffnung ausgespart, deren Rand mit 3 bezeichnet ist. Zum Stützen der Schienen 2 sowie um zu verhindern, dass Gas ungehindert von einer Zelle in die andere übertreten kann, ist in diese Öffnung ein Dicht- und Stützorgan 4 eingesetzt, welches aus zwei spiegelgleichen Halbschalen 4a und 4b besteht, um bequem von zwei Seiten her über die Schienen 2 geschoben werden zu können. Das Organ besteht aus elastischem Material, beispielsweise Gummi, und falls die Trennwand 1 - wie heute vielfach üblich - aus Isoliermaterial besteht, weist das Organ 4 vorzugsweise etwa dieselbe Dielektrizitätskonstante wie die Trennwand selbst auf.
Es sind in beiden, etwa halbkreis-förmigen Organ-Hälften Aussparungen 5 vorgesehen, welche - unter Ausnützung der elastischen Eigenschaften des Materials, aus dem das Organ gefertigt ist geformt sind, um sich den Schienen 2 möglichst gut anzuschmiegen und demzufolge das Feld nicht in einen relativ schmalen, restlichen Luftspalt zu drängen, in welchem es dann hohe Werte annähme. Das Dicht- und Stützorgan 4 wird zwischen insgesamt vier Teilflanschen 6 a-d gehalten, welche durch Schrauben 7 paarweise verbunden sind und an ihrer Peripherie die Zellwand längs des Öffnungsrandes 3 umfassen. In Abwandlung der in Fig. la gezeigten Form können die Flansche 6 auch einstückig, mit einem Loch (wie in Fig. Ib gezeigt) oder mit einem offenen Schlitz (wie in Fig. 1 c gezeigt) ausgeführt werden.
Als Material für die Flansche kommen vorzugsweise Schichtpressstoffe auf Epoxybasis in Frage, welche etwa mit Glasfasern, einem Vlies oder Papier verstärkt sein können. Ein Minimum der bei gegebener Geometrie auftretenden, maximalen Feldstärke wird offensichtlich dann erreicht, wenn die Flansche und die Halbschalen aus Materialien mit derselben Dielektrizitätskonstante gefertigt sind.
Es können verschiedene Formen des Dicht- und Stützorganes vorgesehen sein, um die Anpassung an verschiedene Leiterquerschnitte und -Anzahlen zu gewährleisten. Es können aber auch mehrere, durch ein und dieselbe Öffnung der Trennwand hindurchtretende Stromschienen je von einem eigenen - im allgemeinen aus zwei Halbschalen bestehenden elastischen Dicht- und Stützorgan unmittelbar umfasst werden. Um die Leiter genau zu halten, können die Organe zwischen die Leiter hineinragende Stege 9 aufweisen. Die Organe werden von einer gemeinsamen tragenden Fassung gehalten, welche sich ihrerseits auf die Trennwand abstützt. Zur bequemen Einführung der Schienen wird auch bei dieser Ausführung die Fassung im allgemeinen mehrteilig sein.
Fig. 3 zeigt einen der Fig. 2 entsprechenden Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform der Durchführung, wobei entsprechende Teile gleiche Bezugsziffern tragen. Die Teilflansche 6 a-d der Fassung 6 greifen hier nicht unmittelbar an der (nicht gezeigten) Trennwand an, sondern an einem Isolator 10, der zur Verlängerung der Kriechwege mit Isolationsschirmen 11 versehen ist. Dieser, zur bequemen Einführung der Schienen 2 eventuell mehrteilige Isolator kann aus Giessharz bestehen und ist seinerseits auf geeignete Weise in der Trennwand 1 verankert oder auch einstückig mit dieser ausgebildet.
Fig. 4 zeigt nur das Dicht- und Stützorgan 4 einer für zwei Schienen gleicher Phase vorgesehenen Durchführung. Zur Verdeutlichung wurden alle weiteren Teile der Durchführung ausgelassen, und von den beiden Schienen ist in der gezeigten Anordnung auch nur die rechte (2a) eingeführt. Am Aussenrand des Durchganges durch das Stützorgan 4 sind an diesem elastische, leicht einwärts gerichtete Kontaktlappen 14 einstückig ausgebildet. Im unbelasteten Zustand ragen diese etwas in den für die Schienen vorgesehenen Querschnitt hinein, wie auf der linken Seite der Figuren 4a und b gut ersichtlich. Bei montierter Schiene schmiegen sich diese Lappen an die Schiene an und sorgen dafür, dass das Material hoher Dielektrizitätskonstante, aus welchem das Stützorgan hergestellt ist, bis an die Schienen oder bis an ihre Isolationsschicht falls vorhanden - heranreicht.
Dadurch wird auch bei beträchtlichen Montage-Toleranzen vermieden, dass in Rest Luftspalten zwischen Schiene und Stützorgan lokal ein unverhältnismässig hohes Feld entsteht, das zu einer Glimmentladung führen könnte.
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PATENT CLAIMS
1. Feedthrough device for high-voltage conductors, with a socket (6, 6a-6d) consisting of dielectric material and an insulating member (4, 4a, 4b) contained therein, in which a passage provided for direct gripping of the conductor is recessed, characterized that this organ consists of an elastic material with a dielectric constant which is practically the same as that of the socket, and is shaped to conform to the conductor.
2. implementation device according to claim 1, characterized in that the organ consists of a multi-part shell.
3. bushing device according to claim 1 or 2, characterized in that the socket has at least one multi-part clamping plate (6a-6d) which is substantially perpendicular to the conductor.
4. bushing device according to claim 1 or 2, characterized in that the socket has at least one one-piece clamping plate (6) which is substantially perpendicular to the conductor.
5. bushing device according to claim 4, characterized in that the clamping plate has an open slot.
6. bushing device according to claim 4, characterized in that the clamping plate has a closed passage.
7. bushing device according to one of the preceding claims, characterized in that the organ consists of rubber.
8. bushing device according to one of the preceding claims, characterized in that the passage of the organ with this integrally formed and inwardly directed, elastic tabs, which are provided to nestle against the conductor.
9. bushing device according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the organ has a dielectric constant E> 2.
The invention relates to an electrical feed-through device for high-voltage conductors, in particular when passing from one cell to another in high-voltage switchgear. In this case, an electrical conductor that is not or only slightly insulated is intended to cross a partition wall in a glow-free manner and to be supported by the latter, the spaces on both sides of the partition wall being mutually sealed with respect to arc gases.
On the one hand, special bushing elements are known for this purpose, which, due to their ingenious structure, control the field degradation, mechanically support the conductor and seal against arcing gases. Such bushings - mostly intended for metallic partitions - such as those in the German O.S. 1415920 described, perform their electrical and mechanical tasks well, but are complex in construction, therefore relatively expensive. In addition, they require a relatively large amount of space and must be installed very precisely or adapted to the conductor. With the increasingly widespread use of plastic walls between the cells, the prevention of mica on the conductor, with sufficient mechanical strength combined with good gas sealing, comes first.
The apparently unsolvable dilemma is that the further load-bearing elements made of a sufficiently rigid insulating material, with a dielectric constant that is always significantly higher than that of air, are brought up to the conductor, the more the electric field in the insulating carrier between the rigid and the likewise rigid conductors, for reasons of tolerance, are necessarily forced into the remaining gap, within which an electrical strength is required which is equal to or higher than that of air. Said gap between rigid insulation material and conductor can hardly be reduced without restriction not only because of the manufacturing tolerances, but also because of mutual movement of these parts caused by thermal expansion of the conductor, etc.
Therefore, for example in the German O.S. 2344030, proposed to manufacture the core of the bushing, which is attached in the innermost region around the conductor, from a material whose dielectric constant is approximately the same.
On the outside around this core there are stiffer elements with a correspondingly higher dielectric constant.
Since the material with a dielectric constant close to 1 is a foam with low strength, the external elements with a higher dielectric constant must come as close as possible to the conductor for mechanical reasons, but at the same time they must not extend too far inwards, because otherwise the field strength in the remaining space filled with foam would increase excessively. This dimensioning therefore necessarily remains a compromise that does not allow a mechanical and electrical optimum to be achieved.
It is an object of the invention to remedy this problem by creating a bushing which is also simple to manufacture and assemble and which can optionally be adapted in the simplest way to conductors with different cross-sectional shapes.
For this purpose, the bushing device according to the invention for high-voltage conductors, with a socket consisting of dielectric material and an insulating member contained therein, in which a passage provided for direct gripping of the conductor is recessed, characterized in that this member is made of an elastic material with a dielectric constant, which is practically the same as that of the socket, exists and is shaped to nestle against the conductor.
This results in a uniform field strength distributed over the space available from the outside to the conductor surface and thus the maximum value thereof is reduced. The tendency to smolder is thus reduced. Production and assembly are particularly simple and therefore inexpensive, and small displacements of the same with regard to the implementation, which are caused by assembly or subsequent movements of the conductor, are irrelevant, which is important in practice. In addition, the same outer body can be used to adapt to different conductor cross-sections, in which only organs with differently shaped passages have to be used.
Finally, if one uses a socket with a dielectric constant significantly higher than 1 in the usual way, the support and sealing element can be made mechanically much more stable than is possible with the known designs made of foam.
The invention will now be explained in more detail with reference to the description and the drawing. It shows:
La is a view of an embodiment of the invention,
1 b-c two further embodiments of the clamping plates shown in Fig. La,
2 shows a section along II-II of FIG.
Fig. 3 one of FIG. 2 corresponding, but only partial section through another embodiment.
Fig. 4 a, b view and cross section of an individual part of a third embodiment.
In Fig. La 1 denotes the partition between two
Cells of a high-voltage switchgear. To carry out the current-carrying rails 2 through the partition list in this recess a round opening, the edge of which is designated 3. To support the rails 2 and to prevent gas from being able to pass freely from one cell to the other, a sealing and supporting element 4 is inserted into this opening, which consists of two mirror-like half-shells 4a and 4b, in order to comfortably from two sides to be able to be pushed over the rails 2. The organ consists of elastic material, for example rubber, and if the partition 1 consists - as is often the case today - of insulating material, the organ 4 preferably has approximately the same dielectric constant as the partition itself.
There are recesses 5 in both, approximately semicircular-shaped organ halves, which are shaped - taking advantage of the elastic properties of the material from which the organ is made, in order to nestle the rails 2 as well as possible and consequently not into one field relatively narrow, remaining air gap in which it would then assume high values. The sealing and supporting member 4 is held between a total of four partial flanges 6 a-d, which are connected in pairs by screws 7 and comprise the cell wall along the opening edge 3 on their periphery. In a modification of the shape shown in Fig. La, the flanges 6 can also be made in one piece, with a hole (as shown in Fig. Ib) or with an open slot (as shown in Fig. 1 c).
Laminate materials based on epoxy, which can be reinforced with glass fibers, a fleece or paper, for example, are preferred as the material for the flanges. A minimum of the maximum field strength occurring with a given geometry is obviously achieved when the flanges and the half-shells are made of materials with the same dielectric constant.
Different shapes of the sealing and supporting member can be provided in order to ensure adaptation to different conductor cross sections and numbers. However, it is also possible for a plurality of busbars passing through one and the same opening of the partition wall to be directly surrounded by their own elastic sealing and supporting member, which generally consists of two half-shells. In order to hold the ladder precisely, the organs can have webs 9 projecting between the ladder. The organs are held by a common supporting version, which in turn is supported on the partition. For easy insertion of the rails, the version will generally be in several parts.
FIG. 3 shows a partial section corresponding to FIG. 2 through another embodiment of the implementation, with corresponding parts bearing the same reference numbers. The partial flanges 6 a-d of the socket 6 do not engage directly on the partition (not shown), but on an insulator 10, which is provided with insulation shields 11 to extend the creepage distances. This insulator, which may be multi-part for the convenient insertion of the rails 2, can be made of cast resin and in turn is suitably anchored in the partition 1 or also integrally formed with it.
Fig. 4 shows only the sealing and support member 4 of an implementation provided for two rails of the same phase. For the sake of clarity, all other parts of the bushing have been left out, and of the two rails only the right one (2a) has been inserted in the arrangement shown. At the outer edge of the passage through the support member 4, elastic, slightly inwardly directed contact tabs 14 are formed in one piece on this. In the unloaded state, these protrude somewhat into the cross section provided for the rails, as can be clearly seen on the left-hand side of FIGS. 4a and b. When the rail is mounted, these tabs nestle against the rail and ensure that the high dielectric constant material from which the support member is made reaches as far as the rail or its insulation layer, if present.
As a result, even with considerable assembly tolerances, it is avoided that a disproportionately high field occurs locally in the remaining air gaps between the rail and the support member, which could lead to a glow discharge.