Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine elektrische Durchführung für die Energietechnik, zur Durchführung von elektrischen Leitern durch Gebäudewände und/oder Gehäusewände von Elektrogeräten, welche einen elastischen Isolierkörper mit einem Steuerkörper aufweist, welcher zwischen einer Kopfarmatur mit einem Anschlusskopf und einer Leiterbefestigung zur Befestigung eines elektrischen Leiters und einer Fussarmatur mit einem Fussflansch, umfassend eine Kupplung und/oder einen Stecker befestigt ist, wobei ein Durchführungsleiter den Isolierkörper querend angeordnet ist.
Stand der Technik
Elektrische Durchführungen für Leiter, die Hoch- und Höchstspannungen führen, insbesondere für Freileitungen mit anliegenden Spannungen bis zu einigen hundert kV, werden in der Elektrotechnik und Energietechnik schon seit langem verwendet und weisen einen Isolierkörper auf, welcher zwischen einer metallischen Kopfarmatur und einer metallischen Fussarmatur positioniert ist. Die elektrischen Durchführungen dienen zur Durchführung eines Leiters durch eine Gebäudewand oder durch eine Gehäusewand in ein Elektrogerät hinein. Der Leiter wird mittels elektrischer Durchführung an eine elektrische Maschine, an ein Bauteil einer Schaltanlage oder an eine Freileitung angeschlossen.
Elektrische Durchführungen unterscheiden sich von Kabelendverschlüssen dadurch, dass bei Durchführungen ein eigens integrierter Leiter von der Fussarmatur isoliert zur Kopfarmatur führt, während beim Kabelendverschluss der isolierte Kabelleiter zur Kopfarmatur direkt durch einen reservierten Hohlraum durchgeführt wird.
Der Stand der Technik umfasst für den bauseitigen Anschluss einer elektrischen Durchführung Innenkonussysteme und Aussenkonussysteme, wobei entweder ein Innenkonus innerhalb der elektrischen Durchführung ausgespart oder ein Aussenkonus aus der elektrischen Durchführung herausragend angeformt ist. In den Innenkonus bzw. in den Aussenkonus werden entsprechende Stecker eingesteckt und somit der Leiter mit der elektrischen Durchführung im Bereich der Fussarmatur befestigbar ist. Herkömmliche Durchführungen haben bauseitig einen freiliegenden oder individuellen Anschluss.
Im Stand der Technik besteht der Isolierkörper häufig aus einem geschlossenen Porzellangehäuse, welches eine mechanische Stabilisierung der elektrischen Durchführung gewährleistet. Diese Ausgestaltung des Isolierkörpers führt zu mechanisch robusten elektrischen Durchführungen, wobei das Porzellan bekannte Nachteile aufweist. Bekannte elektrische Durchführungen weisen Füllungen aus Isolierflüssigkeiten auf, welche die Hochspannungsfestigkeit sicherstellen. Diese Isolierflüssigkeiten dienen aber nur der Verbesserung der elektrotechnischen Eigenschaften und leisten keinen Beitrag zur mechanischen Stabilität.
Aufgrund von elektrischer Überbeanspruchung und/oder mechanischen Instabilitäten kann es zu Brüchen und Zerstörungen von elektrischen Durchführungen kommen, wobei es durch herabfallende und herumliegende Bauteile und durch auslaufende Isolierflüssigkeit zu Umweltbelastungen und weiteren Problemen kommen kann.
Neuere elektrische Durchführungen verzichten auf Porzellan und es werden vermehrt Glasfaserrohre und Silikon eingesetzt, wobei Silikon als Isoliermaterial in der Elektrotechnik enorm im Vormarsch ist.
Silikon ist elastisch, hat eine hohe Durchschlagfestigkeit, sehr gute Witterungsbeständigkeit und hat wegen der Hydrophobie ein ausgezeichnetes Oberflächenverhalten hinsichtlich Kriechstromfestigkeit. Der blosse Ausstausch des Porzellans durch Silikon führt aber zu einer Verschlechterung der mechanischen Stabilität von elektrischen Durchführungen.
Der Stand der Technik ist grundsätzlich der herkömmlichen Porzellanlösung angelehnt und es wurde mit der Silikonbeschirmung eine Gewichtsreduktion erreicht und das hervorragende Fremdschichtverhalten von Silikonkautschuk genutzt. Die mechanische Festigung übernehmen Glasfaserrohre oder separat angeordnete Stützisolatoren.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine elektrische Durchführung für Hoch- und Höchstspannungen führende Leiter in der Energietechnik zu schaffen, welche witterungsbeständig, leicht aber trotzdem mechanisch stabil, einfach herstellbar und betriebssicher montierbar, aufgrund der fehlenden Isolierflüssigkeit umweltschonend und in nahezu beliebiger Orientierung verwendbar ist.
Diese Aufgabe und eine gewünschte Feldstärkesteuerung, sowie eine verbesserte Betriebssicherheit erfüllt eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben.
<tb>Fig. 1<sep>zeigt einen Kabelendverschluss mit einem Isolierkörper, umfassend eine Mehrzahl von Isolierstäben in einer teilweise geschnitten dargestellten Seitenansicht, während
<tb>Fig. 2<sep>eine elektrische Durchführung für Leiter der elektrischen Energietechnik mit einem eingesteckten Leiter in einer teilweise geschnitten dargestellten Seitenansicht zeigt.
Beschreibung
Die hier vorgestellte Erfindung betrifft eine Ausgestaltung eines elastischen Isolierkörpers 2 einer elektrischen Durchführung 0 für Leiter die Hoch- und Höchstspannungen führen in der Energietechnik. In Fig. 1wird am Beispiel eines Kabelendverschlusses der Aufbau eines solchen Isolierkörpers 2 beschrieben.
Der elastischen Isolierkörper 2 wird von einer Kopfarmatur 6 und einer Fussarmatur 7 eingefasst. Der Isolierkörper 2 bildet damit im späteren Betrieb das Dielektrikum eines Kondensators, wobei die Kopfarmatur 6 auf Hochspannung liegt und die Fussarmatur auf Erdpotential liegt.
Der Isolierkörper 2 ist auf einem Fussflansch 5 der Fussarmatur 7 befestigt und verläuft zwischen der Kopfarmatur 6 und der Fussarmatur 7. Der hier dargestellte Isolierkörper 2 ist konisch, sich in Richtung der Kopfarmatur 6 verjüngend ausgestaltet. Die äussere Form des Isolierkörpers 2 kann aber zylindrisch oder anders ausgeführt sein, wobei die Länge und der Durchmesser des Isolierkörpers 2 auf den gewünschten Isolationspegel abgestimmt werden müssen.
Den Isolierkörper 2 quert ein Hohlraum, welcher durch eine Innenfläche 8 begrenzt ist und von einem Anschlusskopf 4 der Kopfarmatur 6 bis zur Fussarmatur 7 verläuft. Bei einer elektrischen Durchführung ist der Hohlraum durch einen Durchführungsleiter, welcher durch den Isolierkörper 2 verläuft und den Isolierkörper 2 ausfüllt, ersetzt.
Der Isolierkörper 2 kann beispielsweise aus Silikon gefertigt sein und weist angeformte Schirmlippen 10. Die umlaufenden Schirmlippen 10 weisen stetig grösser werdende Schirmdurchmesser und speziell geformte Schirmradien 11 auf. Im Falle einer Benetzung mit Wasser wird nicht die gesamte Aussenwand des Isolierkörpers 2 benetzt, sondern nur ein Teil der benachbart liegenden Schirmlippe 10, wodurch die Schirmlippen 10 die Benetzung reduzieren. Die Form der Schirmradien 11 mit zugehörigen Abreisskanten verhindert, dass die Schirmlippen 10 auf den, der Fussarmatur 7 zugewandten Seite durch Adhäsionskraft oder Kapilarwirkung benetzt werden.
Die Kopfarmatur 6 weist einen Anschlusskopf 4 auf, welcher direkt auf dem Isolierkörper 2, form- und/oder kraftschlüssig verbunden befestigt ist. Eine Leiterbefestigung 60 ist auf dem Anschlusskopf 4 der Kopfarmatur 6 befestigt. An diese Leiterbefestigung 60 ist ein Leiter kontaktierbar. Ein O-Ring 14 dient zur Abdichtung der Kopfarmatur 6.
Der hier beschriebene Isolierkörper 2 weist eine Mehrzahl von Isolierstäben 3 auf, welche zwischen der Kopfarmatur 6 und der Fussarmatur 7 aufgespannt und in den Isolierkörper 2 eingebettet lösbar oder unlösbar an der Kopfarmatur 6 und der Fussarmatur 7 befestigt sind. Durch die Isolierstäbe 3 wird eine Bewehrung oder Armierung des Isolierkörpers 2 geschaffen, da die Isolierstäbe 3 dem Isolierkörper 2 eine gesteigerte Druck- und Zugfestigkeit verleihen. Die Isolierstäbe 3 sind mit Befestigungsmitteln 12 in der Kopfarmatur 6 und der Fussarmatur 7 befestigt. Die Befestigung kann form- und/oder kraftschlüssig ausgeführt sein.
In der beispielhaft gezeigten Ausführungsform der elektrischen Durchführung 0 sind zwölf Isolierstäbe 3 die Kopfarmatur 6 mit der Fussarmatur 7 verbindend vorgesehen, wobei der Durchmesser jedes Isolierstabes 3 etwa 12 mm beträgt. Der mit der Leiterbefestigung 60 verbundene Durchführungsleiter wird koaxial und isoliert im Isolierkörper 2 eingebettet durch die Fussarmatur 7 geführt.
Zur Herstellung des Isolierkörpers 2 wird zuerst die Befestigung der Isolierstäbe 3 an der Kopfarmatur 6 und an der Fussarmatur vorgenommen, wobei der Durchführungsleiter im Bereich der Fussarmatur 7 freigestellt ist. Dieser Aufbau mit dem Steuerelement 16 wird in einer geeigneten Form mit dem Isoliermaterial des Isolierkörpers 2 gefüllt. Das Isoliermaterial bildet die isolierende Schicht des Isolierkörpers 2, wobei die Isolierstäbe 3 entsprechend vom Isoliermaterial umgeben und in den Isolierkörper 2 eingebettet ist. Die elektrische Durchführung umfasst den mechanisch stabilen Isolierkörper 2, als einteiliges und multifunktionales Verbundsystem, welcher durch die integrierten Isolierstäbe 3 gegen Zug-, Druckkräfte und Biegebeanspruchung abgestützt gehalten wird.
Die Bauform der elektrischen Durchführung 0 ist wie in Fig. 2 gezeigt in vorteilhafter Weise konisch und zwar in diejenige Richtung ausgestaltet, in welche ein zunehmendes Widerstandsmoment erwünscht ist. Die konische Bauform des Isolierkörpers 2 bedingt eine gewinkelte Stellung der Isolierstäbe 3 mit einem Winkel kleiner als 90[deg.] zwischen Isolierstab 3 und dem Fussflansch 5 und einem Winkel grösser als 90[deg.] zwischen Isolierstab 3 und Kopfflansch 18.
Die elektrische Durchführung mit dem Isolierkörper 2 mit eingebetteten Isolierstäben 3 bildet eine stabile armierte Einheit. Bei Biegebeanspruchung werden einige Isolierstäbe 3 auf Zug beansprucht, andere auf Druck. Die im Isolierkörper 2 aus Silikon auf die ganze Länge eingebetteten Isolierstäbe 3 können nur sehr schwerlich auslenken oder gar ausknicken.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist an der Fussarmatur 7 eine Kupplung 20 befestigt, welche einen Stecker 21, der an einem Leiter leitend befestigt ist, aufnimmt. Der Leiter wird mittels Steckverbindung an der elektrischen Durchführung befestigt. Dabei ist es ebenso möglich, die Kupplung 20 an dem Leiter und den Stecker 21 an der Fussarmatur 7 zu befestigen. Aus dem Stand der Technik sind bauseitig viele verschiedene Anschlussarten bekannt.
Im Bereich des Fussflansches 5 befindet sich ein in den Isolierkörper 2 hineinragender Steuerkörper 16, welche die Feldsteuerung und die Isolierung an den inhomogenen Potentialübergängen des Leiterendes gewährleistet. Ein elastischer elektrisch leitfähiger Erddeflektor 1 ist einen Teil des Steuerkörpers 16 bildend in den Isolierkörper 2 hineinragend angeordnet. Der Steuerkörper 16 gewährleistet in Kombination mit einem am Fussflansch 5 anvulkanisierten Deflektor 15, dass die auftretenden Feldstärken im zulässigen Bereich und damit beherrschbar bleiben und die gewünschte Spannungsfestigkeit erreicht wird.
Der erfindungsgemässe Isolierkörper 2 der elektrischen Durchführung 0 kann wahlweise gemäss Stand der Technik ein genormtes Innenkonussystem, ein Aussenkonussystem oder eine individuelle Anschlusstechnik von Leitern an die elektrische Durchführung 0 aufweisen.
Bezugszeichenliste
<tb>0<sep>Elektrische Durchführung
<tb><sep>
<tb>2<sep>Isolierkörper
<tb>10<sep>Schirmlippen
<tb>11<sep>Schirmradien
<tb>3<sep>Isolierstab / Stützmittel
<tb>12<sep>Befestigungsmittel
<tb>8<sep>Innenfläche
<tb><sep>
<tb>6<sep>Kopfarmatur
<tb>4<sep>Anschlusskopf
<tb>60<sep>Leiterbefestigung
<tb>14<sep>O-Ring
<tb>18<sep>Kopfflansch
<tb><sep>
<tb>7<sep>Fussarmatur
<tb>5<sep>Fussflansch
<tb>1<sep>Erddeflektor
<tb><sep>
<tb>15<sep>anvulkanisierter Deflektor
<tb>16<sep>Steuerelement
<tb>20<sep>Kupplung
<tb>21<sep>Stecker
<tb>22<sep>Hochspannungsdeflektor