CH647354A5

CH647354A5 - Giessharz-kapselung mit sicherheitsmembrane fuer elektrische apparate.

Info

Publication number: CH647354A5
Application number: CH3570/79A
Authority: CH
Inventors: Sylvain Cagnioux; Rene Cothier
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1979-04-17
Publication date: 1985-01-15
Also published as: US4235347A; DE7910314U1; FR2423954B1; DE2914248A1; FR2423954A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kapselung aus Giessharz für elektrische Apparate gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei elektrischen Schaltgeräten wie Schaltern und Trennern, wo die Stromausschaltung in einer mit unter Druck stehendem Isoliergas wie Schwefelhexafluoridgas gefüllten Kapselung erfolgt, muss auch mit hohen Überdrücken gerechnet werden, die im Innern der Kapselung durch interne Lichtbogen ausgelöst werden können. Als mögliche Ursachen seien nachstehend die wichtigsten aufgeführt:

- Nicht-Löschung des Lichtbogens beim Öffnen der Kontakte.

- Versagen der Antriebseinrichtung und als Folge ungenügende Öffnungs- oder Schliessgeschwindigkeit der beweglichen Schaltkontakte oder unvollständiger Schaltablauf.

- Unerwarteter Druckabfall des Isoliergases im Innern der Kapselung beispielsweise durch Leckverluste und als Folge verminderte Isolation der unter Spannung stehenden Teile unter sich oder gegenüber der Masse.

Man muss verhindern, dass die Kapselung mit dem elektrischen Apparat infolge Überdrucks auseinanderplatzt und damit auch Personal und umliegende Einrichtungen gefährdet. Solche Überdrücke können auf beträchtliche Werte ansteigen, bevor die Schutzeinrichtungen ansprechen und die Fehlerquelle beseitigen; dies ist besonders dann der Fall, wenn die obgenannten ungünstigen Umstände zu einer NichtLöschung des Lichtbogens oder zu Kurzschlüssen zwischen den Phasen führen.

Um den Umfang möglicher Schäden zu vermindern, wird die Kapselung des Schalters auf an sich bekannte Art durch eine oder zwei Sicherheitsmembranen geschützt. Diese Sicherheitsmembranen bestehen normalerweise aus Metalloder Kohlenstoffscheiben, die zusammen mit Dichtungsmaterial in eine Öffnung in der Kapselungswandung eingesetzt werden. Diese Scheiben bilden üblicherweise jene Schwachstellen in der Kapselungswandung, die im Bereich des maximal zulässigen Druckes ohne Gefahr für die Kapselung auseinanderbrechen können. Solche Sicherheitsmembranen sind indessen nicht immer zuverlässig wirksam, denn der ihren Bruch verursachende Druck hängt bis zu einem gewissen Grad von der Geschwindigkeit des Druckanstieges und von der Elastizität der Membrane ab. Im weiteren stellt die Sicherheitsmembrane trotz beidseitiger Abdichtung eine zusätzliche Leckquelle für mögliche Gasverluste und somit einen Unsicherheitsfaktor für die Betriebssicherheit dar.

Man kennt auch Giessharz-Kapselungen, bei denen die Sicherheitsmembrane aus einem Flachstück besteht, das in ein bombiertes Gehäuse eingepasst wird und daher weniger druckbeständig ist als die bombierten Teile des Gehäuses. Aber auch damit lässt es sich nicht verhindern, dass sich bei einem druckbedingten Bruch der Membrane die Schadenfolge im umliegenden Bereich auswirkt. Sind die Schaltapparate in einem Schaltfeld angeordnet, so können die benachbarten Schaltfelder ebenfalls beschädigt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine mit einer Sicherheitsmembrane ausgerüstete Giessharz-Kapselung zu schaffen, welche bei einem bestimmten Druck auseinanderbricht und bei Bruch infolge internen Überdriickes Beschädigungen an benachbarten Teilen verhindert.

Die zur Lösung dieser Aufgabe dienende Erfindung ist durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 definiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Kapselung nach vorliegender Erfindung hat das als Sicherheitsmembrane ausgebildete Flachstück eine kleinere Materialdicke als der übrige Teil der Kapselungswandung. Ausserdem kann eine Rille in Form einer geschlossenen Schleife rund um die genannte Sicherheitsmembrane zwischen Membrane und Fuss des äusseren Rohrstutzens eingegossen werden. In diesem Fall können die Rillen vom Zentrum der Sicherheitsmembrane aus bis zu der als geschlossene Schleife ausgebildeten Rille verlaufen. Somit wird der Bruchdruck der Sicherheitsmembrane wesentlich niedriger sein als der Zerreiss-druck der Kapselung. Diese Ausführungsform ist besonders wichtig bei spröden Materialien mit niedriger Fliessgrenze; in diesem Fall ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Membranbruch ausweitet, sehr gross. Wenn die Sicherheitsmembrane unter Einwirkung eines internen Überdruckes auseinanderbricht, können die Bruchstücke der Membrane sowie die den Bruch verursachenden heissen Gase durch den äusseren Rohrstutzen hindurch ohne Gefahr für Personal und umliegende Apparate weggeführt werden.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform kann der äussere Rohrstutzen an seinem äusseren Ende mit einem Anschlussflansch versehen werden, der mit der Kapselung und dem Rohrstutzen aus einem Stück gegossen ist. Somit kann der Rohrstutzen mittels Anschlussflansch mit einem Rohrstück verbunden werden, das gleichzeitig als Support für die Kapselung und im Fall eines Membranbruches auch als Abzugsleitung für die unter Druck stehenden heissen Gase dient.

Die in die Kapselungswand und in den Rohrstutzen integrierte Sicherheitsmembrane sorgt im Bereich des Bruchdruk-kes für absolute Dichtheit und Betriebssicherheit. Ausserdem wird die Sicherheitsmembrane durch den Rohrstutzen vor Transportschäden geschützt. Und noch ein weiterer Vorteil dieser Konzeption: das Verhältnis von Zerreissdruck der

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Kapselung zum Bruchdruck der Sicherheitsmembrane ist unabhängig von der Materialqualität des für das Giessen der Kapselung verwendeten Giessharzes.

Unter Hinweis auf beiliegende Zeichnungen wird nun im folgenden die Erfindung beispielsweise beschrieben:

- Fig. 1 zeigt teilweise im Aufriss und teilweise im Schnitt eine Kapselung gemäss vorliegender Erfindung.

- Fig. 2 zeigt in Schnittansicht und vergrössertem Massstab die Sicherheitsmembrane und den äusseren Rohrstutzen der Kapselung.

- Fig. 3 bis 5 zeigen die Vorderansicht von verschieden geformten Sicherheitsmembranen.

- Fig 6 zeigt im Vertikalschnitt eine weitere Ausführungsform der Kapselung gemäss Erfindung, bei der der äussere Rohrstutzen und dessen Anschlussflansch auch als Support für die Kapselung ausgebildet sind.

Fig. 1 zeigt als Beispiel die Kapselung 1 eines elektrischen Schaltgerätes, z.B. eines Leistungsschalters in einem Schaltfeld 2. Der Leistungsschalter ist elektrisch auf konventionelle Weise einerseits mit einem Kabelstrang 3 für Stromzuführung oder Stromabgang (Fig. zeigt nur 1 Kabel) und andererseits mit einem Sammelschienensystem 4 verbunden, das durch mehrere angrenzende Schaltfelder hindurchführt.

Kapselung 1 ist auf bekannte Art aus Giessharz gefertigt; sie enthält ausser den festen und beweglichen Schaltkontakten des elektrischen Schaltgerätes ein unter Druck stehendes Isoliergas wie zum Beispiel Schwefelhexafluoridgas.

Kapselung 1 ist mit einer Sicherheitsmembrane 5 versehen, die mit der Wand 6 der Kapselung 1 aus einem Stück gegossen ist. Wie aus Fig. 2 gut ersichtlich, wird die Sicherheitsmembrane 5 durch ein in die Wand 6 integriertes Flachstück gebildet, wobei dieses Flachstück vorzugsweise weniger dick ist als die mittlere Materialstärke der Wand 6. Bei allfälligem Überdruck im Innern der Kapselung 1 soll das Flachstück 5 bei einem bestimmten, deutlich unter dem Zerreiss-druck der Wandung 6 liegenden Druck auseinanderbrechen; daher werden die als Brucheinrissstellen vorgesehenen Rillen 7 auf einer der beiden Stirnseiten des Flachstückes 5 angeordnet. Eine weitere Rille 8 zieht sich in geschlossener Schleife rund um das Flachstück 5, und zwar zwischen diesem Flachstück und dem Fuss eines äusseren Rohrstutzens 9, dessen Verwendungszweck weiter hinten erläutert wird.

Das als Sicherheitsmembrane ausgebildete Flachstück 5 und die Rille 8 können beispielsweise kreisrund sein (Fig. 3 und 4). In diesem Falle verlaufen die Rillen 7 vom Zentrum der Sicherheitsmembrane 5 aus vorzugsweise radial zur kreisförmigen Rille 8 hin. Der Umriss der Sicherheitsmembrane 5 und der als geschlossene Schleife ausgebildeten Rille 8 kann auch anders geformt sein, so beispielsweise rechteckig wie in Fig. 5 gezeigt. In diesem Fall verlaufen die Rillen 7 vorzugsweise in den Diagonalen der Rechtecksform der Sicherheitsmembrane 5.

Wand 6, Sicherheitsmembrane 5 mit ihren Rillen 7 und 8 sowie äusserer Rohrstutzen oder Bördelflansch 9 werden direkt während des Giessens der Kapselung 1 in der Giess-form in einem Stück vergossen. Die Dickenabmessungen der

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Wand 6 und der Sicherheitsmembrane 5 sowie die Tiefenmasse der Rillen 7 und 8 können daher äusserst genau eingehalten werden. Zweckmässig gewählte Dickenabmessungen der Sicherheitsmembrane 5 und Tiefenabmessungen der Rillen 7 und 8 sorgen dafür, dass bei allfälligem Überdruck im Innern der Kapselung 1 die Sicherheitsmembrane 5 bei einem vorgegebenen Druckwert auseinanderbricht. Dank der Rillen 7 und 8 vollzieht sich der Bruchvorgang rasch genug, bevor der Druckwert den Zerreissdruck der Wand 6 der Kapselung 1 erreicht.

Wie Fig. 2 zeigt, muss der äussere Rohrstutzen 9 lange genug bemessen sein, um bis zu der in der Wand 11 vorgesehenen Öffnung 10 zu reichen. Wand 11 ist beispielsweise die hintere Wand des Schaltfeldes 2, wo das elektrische Schaltgerät untergebracht ist. Unter der Einwirkung eines allfälligen Überdruckes beispielsweise als Folge von Kurzschlüssen oder des Nicht-Löschens des Lichtbogens beim Öffnen der Kontakte wird die Membrane 5 auseinanderbrechen. Die Bruchstücke der Sicherheitsmembrane 5 und die unter Druck stehenden, möglicherweise brennenden Gase werden ohne Gefahr für das Personal oder die umliegenden Apparaturen oder die benachbarten Schaltfelder aus dem Schaltfeld 2 weggeführt. Die unter Druck stehenden Gase werden in einem Abzugskanal gekühlt und über diesen Abzugskanal in eine Zone abgeführt, zu der das Personal während des Betriebes keinen Zugang hat.

Wie im unteren Teil der Fig. 2 gezeigt, kann der äussere Rohrstutzen 9 an seinem äusseren Ende mit einem Anschlussflansch 13 versehen sein, der mit dem Rohrstutzen aus einem Stück gegossen ist. Der Anschlussflansch ist mit Bohrungen 14 für die Durchführung von Befestigungsschrauben versehen. Statt sich lose in die Öffnung 10 der Wand 11 einzupassen, kann der Rohrstutzen 9 mit der Wand 11 verschraubt oder direkt an einen Ableitungskanal angeschlossen werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform mit Anschlussflansch 13 und Rohrstutzen 9 als Support für die Kapselung 1. Rohrstutzen 9 wird mittels Flansch 13 an einen rohrförmigen Fuss 15 befestigt, der gleichzeitig als Support für die Kapselung 1 und als Kanal für die Ableitung von unter Druck stehenden heissen Gasen dient, die bei einem allfälligen Bruch der Sicherheitsmembrane 5 von hier aus abgeführt werden können. Wie Fig. 6 zeigt, sind Versteifungsrippen 16 vorgesehen, um die ganze Einrichtung mechanisch zu verstärken. Die Versteifungsrippen 16 sind mit der Kapselung 1 und dem Rohrstutzen 9 aus einem Stück gegossen.

Obwohl in den vorhergehenden Ausführungen die vorliegende Erfindung speziell in ihrer Anwendung für ein elektrisches Schaltgerät beschrieben worden ist, eignet sie sich ebenfalls für andere elektrische Apparate, so beispielsweise für Hochspannungs-Messwandler oder Hochspannungs-Kondensatoren, die in einem Isoliergas untergebracht sind. Im allgemeinen ist die vorliegende Erfindung für jede Kapselung anwendbar, die ein unter Druck stehendes gasförmiges oder flüssiges Medium enthält und wo ein unkontrolliertes Bersten der Kapselung infolge eines allfälligen internen Überdruckes vermieden werden soll.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Kapselung (1) aus Giessharz für elektrische Apparate, die ein unter Druck stehendes, bei allfälligen Überdrücken ursächlich wirkendes Isoliergas enthält, wobei die genannte Kapselung (1) in ihrer Wand (6) eine flache Sicherheitsmembrane (5) enthält, die bei einem unterhalb des Zerreissdruckes der Kapselung (1) liegenden Druckwert auseinanderbricht, wobei diese Kapselung (1) im weiteren mit einem äusseren Rohrstutzen (9) oder Bördelflansch ausgerüstet ist, der mit der Wand (6) rund um die genannte flache Sicherheitsmembrane (5) aus einem Stück gegossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Sicherheitsmembrane (5) in die Wand (6) der Kapselung (1) integriert und über eine als geschlossene Schleife ausgebildete und als Brucheinrissstelle dienende Rille (8) mit der genannten Wand (6) verbunden ist, dass ferner die Rille (8) nur auf der Aussenseite der flachen Sicherheitsmembrane (5) eingegossen ist, dass im weiteren diese Sicherheitsmembrane (5) weniger dick ist als der übrige Teil der Wand (6) und dass ferner die Aussenseite der flachen Sicherheitsmembrane (5) weitere, als Brucheinrissstellen dienende Rillen (7) aufweist, die gleichmässig vom Zentrum der flachen Sicherheitsmembrane (5) aus zu der als geschlossene Schleife ausgebildeten Rille (8) verlaufen.

2. Kapselung (1) gemäss Anspruch 1, in der der äussere Rohrstutzen (9) an seinem äusseren Ende mit einem Anschlussflansch (13) versehen ist, der mit dem Rohrstutzen (9) aus einem Stück gegossen ist, wobei der Rohrstutzen (9) über den Anschlussflansch (13) mit einem Rohrstück (15) verbunden ist, das im Fall eines Bruches der flachen Sicherheitsmembrane (5) als Abzugkanal zum Wegführen der unter Druck stehenden heissen Gase dient, dadurch gekennzeichnet, dass Rohrstutzen (9) und Rohrstück (15) als Träger der Kapselung (1) ausgebildet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Kapselung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Versteifungsrippen (16) zusammen mit Wand (6) und Rohrstutzen (9) aus einem Stück gegossen sind.