DD247109A1 - Druckgasisolierung fuer hochspannungsgeraete mit metallkapselung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung von elektrischen Hochspannungsschaltgeraeten. Die Erfindung folgt dem Ziel der Vermeidung der Minderung der elektrischen Festigkeit der Druckgasisolierung durch metallische Verunreinigungen innerhalb der Druckgasisolierung. Die Erfindung loest die Aufgabe, eine Druckgasisolierung fuer Hochspannungsgeraete mit mindestens einer Innenelektrode und diese umhuellenden Aussenelektrode zu entwickeln dadurch, dass eine innere Mantelflaeche der Aussenelektrode mit einer perforierten metallischen Halbschale, die durch Abstandszungen und geometrische Ausbildung auf Distanz zur Aussenelektrode gehalten ist, versehen ist. Die Erfindung wird bei der Herstellung von elektrischen Hochspannungsleistungsschaltern angewandt. Fig. 1

Description

und zu einer Senkung derTeilentladungseinsatz-.und/oder Durchschlagsspannung der Isolierung führen, bekannt, mit der verhindert werden soll, daß sich die an der als Basiselektrode für diese Partikeln dienenden inneren Mantelflächen der Außenelektrode elektrisch aufladen können und gleichzeitig so influenziert werden, daß eine elektrische Kraft und die auf die Partikeln wirkende Schwerkraft zur Außenelektrode hin wirken, wodurch die Partikeln auf der inneren Mantelfläche der Außenelektrodehaften.

Die Maßnahme besteht darin, daß auf die innere Mantelfläche der Außenelektrode eine beliebig dünne Schicht eines Dielektrikums aufgebracht ist bzw. nur Teile der inneren Mantelfläche, auf die sich die Partikeln unter Wirkung der Schwerkraft ablagern, mit einer beliebig dünnen Schicht eines Dielektrikums versehen sind.

Dieser Maßnahme haftet der Mangel an, daß diese Beschichtung technologisch aufwendig ist. Bei einem Langzeiteinsatz ist.

durch Ablösen der Beschichtung eine Beschädigung möglich.

Nach der DD-PS 130295 ist einte'Druckgasisolierung für metallgekapselte Hochspannungsgeräte mit mindestens einer" vorwiegend vertikal angeordneten Innenelektrode bekannt geworden, bei der Abstandshalter für mindestens eine Innenelektrode eine trichterartige Form aufweisen, außerdem die Grenzfläche zwischen Abstandshalter und Isoliergas an der Innenelektrode höher liegt als an der inneren Mantelfläche der Außenelektrode und gleichzeitig die Kantenlinie im Querschnitt des Abstandshalters von der Innenelektrode zur Außenelektrode hin einen definierten Abfall aufweist und die Außenelektrode im Bereich dieses trichterartig geformten Abstandshalters ander Außenfläche desselben eine mit einer geneigten Fläche versehene, als Ring ausgebildete Feststoffbarriere aus einem Dielektrikum trägt, wobei die Grenzfläche zwischen Feststoffbarriere und Isoliergas an der Außenelektrode höher liegt als die Ansatzlinje dieser Feststoffbarriere auf der Außenfläche des Abstandshalters.

Diese Anordnung ist bauaufwentlig und dadurch störanfällig, weil sich die Partikeln nicht in der Zone des feldschwächsten Bereiches der Isolieranordnung absetzen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung zielt darauf ab, durch Vermeidung von an einer Oberfläche vom Abstandshalter für eine potentialführende Innenelektrode innerhalb einer diese umschließenden, auf Gegenpotential liegenden Außenelektrode auftretenden, irreversiblen Änderungen infolge von Überschlagen die Betriebs- und Funktionssicherheit von gasisolierten Hochspannungsgeräten zu erhöhen und gleichzeitig den Aufwand bei der Herstellung von gasisolierten Hochspannungsgeräten hinsichtlich der Gewährleistung ihrerinneren Sauberkeit durch eineweitestgehende Vermeidung derAnwesenheitvon Partikeln zu reduzieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

"Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs-Druckgasisolierung von einer nach dem Prinzip des schwach inhomogenen elektrischen Feldes mit „Elektroden ineinander" gestalteten Isolierung, wobei der Raum zwischen einer axial definiert gehalterten Innenelektrode und einer diese koaxial umhüllenden, auf Gegenpotential zur Innenelektrode liegenden Außenelektrode ein Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid (SF₆), enthält, für; eine Wechselspannung führende Hochspannungsschaltgeräte, insbesondere metallgekapselte Hochspannüngsgeräte zu entwickeln, bei der im Raum vorhandene und/oder entstehende, insbesondere elektrisch leitende, Partikeln beim Anlegen einer Wechselspannung das . elektrische Feld nicht unzulässig stören.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß eine Druckgasisolierung für Hochspannungsgeräte mit Metallkapselung, bestehend aus mindestens einer Innenelektrode und einer diese umhüllenden, auf Gegenpotential liegenden Außenelektrode, wobei ein Isolierraum zwischen Innenelektrode und Außenelektrode ein Isoliergas, insbesondere Schwefelhexaflourid (SFs), enthält, entwickelt wurde, bei der erfindungsgemäß eine innere Mantelfläche der horizontal liegenden Außenelektrode mit einer durch Distanzstücke auf Abstand gehaltenen perforierten Halbschale versehen ist, die elektrisch mit der Außenelektrode verbunden ist, wobei die Halbschale einen Durch messe raufweist, der größer als ein Innendurchmesser der Außenelektrode ist und mindestens einen Teil des durch einen horizontal liegenden Durchmesser der Außenelektrode nach oben begrenzenden unteren Teil der inneren Mantelfläche der Außenelektrode bedeckt. Die Distanzstücke der Halbschale sind beispielsweise aus dem Material herausgebogene Abstandszungen. Die perforierte Halbschale besteht vorteilhafterweise aus Streckmetall, wobei zur Aussteifung dieser Streckmetallhalbschale einen feldfreien Raum begrenzende Bunde und Längskanten dienen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeige.n

Fig. 1: eine erfindungsgemäß ausgebildete Druckgasisolierung Fig.2: Schnitt nach Fig. 1

Eine Druckgasisolierung für Hochspannungsgeräte besteht aus einer Innenelektrode, und einer diese umhüllende Außenelektrode 2, wobei die Innenelektrode 1 durch Abstandsha lter 3 definiert geh altert ist. Zwischen der Innenelektrode 1 und der Außenelektrode 2 befindet sich ein Isolierraum, der mit einem unter Druck stehenden nicht dargestellten Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid (SF₆), gefüllt ist.

Im unteren Bereich einer inneren Mantelfläche 5 der Außenelektrode 2 ist eine metallische Halbschale 6 eingebaut, die sich durch Abstandszungen 7 gegenüber der inneren Mantelfläche 5 der Außenelektrode 2 abstützt. Die Halbschale 6 ist perforiert und die Abstandszungen 7 sind aus dem Material der Halbschale 6 herausgebogen. Die Halbschale 6 ist formschlüssig mit der Außenelektrode 2 verbunden. Der Formschluß ergibt sich daraus, daß die Halbschale 6 einen Durchmesser aufweist, der größer ist a Is der innere Durch messer der Außenelektrode 2 und durch Federspannung des Materials an derinneren Mantelfläche 4 der

Außenelektrode Z mit seinen abgekanteten Längskanten 8. Zwischen der Außenelektrode und der perforierten metallischen Halbschale 6 ist ein feldfreier Raum 9, der zum Isolierraum 4 durch die Halbschale 6 begrenzt ist.

Die in den Isolierraum 4 gelangenden frei beweglichen Partikeln geraten aufgrund der auf ihre Masse wirkenden Schwerkraft in diesen feldfreien Raum 9 und sind dann dort elektrisch unwirksa'm gemacht. Die bekannte Wirkung des Faradayschen Käfigs dieser metallischen Halbschale 6 schließt aus, daß auf die Partikeln, es sind vorwiegend leitfähige Verunreinigungen, elektrostatische Kräfte bei einer Spannungsbeaufschlagung der Druckgasisolierung zur Wirkung kommen. Die Halbschale 6 ist beiderseitig mit einem Bund 10 versehen, wodurch der feldfreie Raum 9 in axialer Richtung begrenzt ist. Die Halbschale besteht aus perforiertem Blech oder aus einer speziellen Form von Streckmetall mit den genannten ausstellbaren Abstandszungen 7. Zur Aussteifung der ausStreckmetall 6 bestehenden Halbschale dienen die Bunde 10 und die Längskante 8. Der Abstand zwischen den nicht dargestellten Streckmetallstegen ist so gewählt, daß zwischen zwei Stegen, die eine Perforierung begrenzen, die an sich vom Faradayschen Käfig her bekannte Feldfreiheit des hierdurch umschlossenen Raumes 9 größtenteils erhalten bleibt. Der zwischen zwei unmittelbar eine Perforierung begrenzende Metallsteg gebildete Abstand ist erfindungsgemäß so groß gewählt, daß die zu entfernende Partikeln ungehindert hindurch treten können.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bleibt gesichert, daß der Homogenitätsgrad der Isolieranordnung nicht den aus der Technik her bekannten und geometrie- und druckabhängigen Grenzhomogenitätsgrad unterschreitet.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Druckgasisolierung für Hochspannungsgeräte mit Metallkapselung, bestehend aus mindestens einer Innenelektrode und einer diese umhüllenden, auf Gegenpotential liegenden Außenelektrode, wobei ein Isolierraum zwischen Innenelektrode und Außenelektrode ein Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid (SF₆), enthält, gekennzeichnet dadurch, daß eine innere Mantelfläche (5) der horizontal liegenden Außenelektrode (2) mit einer durch Distanzstücke auf Abstand gehaltenen perforierten Halbschale (6) versehen ist, die elektrisch mit der Außenelektrode (2) verbunden ist, wobei die Halbschale (6) einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser der Außenelektrode (2) und mindestens einen Teil des durch einen horizontal liegenden Durchmesser der Außenelektrode (2) nach oben begrenzenden unteren Teil der inneren Mantelfläche (5) der Außenelektrode (2) bedeckt.
2. 2. Isolieranordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Distanzstücke als eingestanzte und aus dem Material der Halbschale (6) herausgebogene Abstandszungen (7) ausgebildet sind.
3. 3. Isolieranordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die perforierte metallische Halbschale (6) aus . Streckmetall besteht.
4. 4. Isolieranordnung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch^ daß die Halbschale (6) mit Längskanten (8) und beiderseitig mit Bunde (10) versehen ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung '

   Die Erfindung wird bei der Herstellung von metallgekapselten, druckgasisolierten Hochspannungsgeräten wirksam.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es ist bekannt, daß in gasisolierten Hochspannungsgeräten das schwach inhomogene Feld durch Verunreinigungen gestört wird. Durch die Anwesenheit von festen Verunreinigungen wie Staub, Schmutz, durch die Fertigung entstandene Metallspäne, •Abrieb beispielsweise von Schaltkontakten oder sonstige Partikeln, die in dem mit Isoliergas gefüllten Raum zwischen · Innenelektrode und diese umhüllende Außenelektrode frei beweglich vorhanden sind, wird das schwach inhomogene Feld derart gestört, daß die Spannungsfestigkeit vermindert wird. Die die elektrische Festigkeit vermindernden Verunreinigungen sind entwederfertigungsbedingt oder betriebsbedingt. Selbst bei aller Sorgfalt während der Montage von druckgasisolierten Hochspannungsgeräten ist es nicht möglich, das Eindringen von Staub oder durch unsachgemäßes Vorgehen bei der Montage das Eindringen von weniger feinen elektrisch leitenden Fremdteilchen zu verhindern. Schließlich gibt es auch Geräteteile mit betriebsmäßig bewegten Teilen, wo Gleit- oder Drehbewegungen bei Schalthandlungen auszuführen sind und dadurch Funken- und Lichtbogenentladungen entstehen, die dann zu Gaszersetzung, Metallverdampfung und pulverförmiger Ablagerung von hydrolisierbaren Metallfluoriden auf isolierenden und geerdeten Flächen führen. Dieser Minderung der Spannungsfestigkeit muß bei der Dimensionierung der Hochspannungsanordnung Rechnung getragen werden, indem die Abmessungen derselben oder der Druck des Isoliergases vergrößert werden. Da die vorgenannten Maßnahmen zu technischen und ökonomischen Nachteilen führen, wurde während der Fertigung und Montage versucht, Möglichkeiten zu finden, die mit dem Isoliergas gefüllten Räumein Hochspannungsanordnungen weitestgehend frei von allen Verunreinigungen zu halten. Durch Filterung des Gases, Reinigung aller Teile vor ihrer Montage, mit denen das Isoliergas in Berührung kommt, sowie durch Maßnahmen zur Verhinderung des Auftretens von Staubteilchen aus der Luft bei dem Zusammenbau der gereinigten Teile können die Anzahl der schädlichen, frei beweglichen Partikeln in dem gasisolierten Raum auf sehr niedrige Werte gebracht werden. Da aber auch schon die Anwesenheit einer geringsten Anzahl von Partikeln in dem mit Isoliergas gefüllten Raum die Spannungsfestigkeit derartiger Hochspannungsanordnungen stark beeinträchtigt, führen diese vorgenannten, die Technologie und Montage kostenmäßig belastenden Maßnahmen nicht zu einem, den hierfür zu betreibenden Aufwand rechtfertigenden Ergebnis. Durch bekannt gewordene Untersuchungen wurde festgestellt, daß die Auswirkungen der sich in dem Isolierraum befindlichen Partikeln auf die Spannungsfestigkeit unterschiedlich sind, je nachdem, an welcher Stelle sie sich innerhalb desselben aufhalten, da sich in den verschiedenen Bereichen unterschiedlich große Feldstärken ausbilden, und die sich in Bereichen höchster Feldstärke befindenden Partikeln eher dazu neigen, den Durchschlag einzuleiten als die an Stellen mit niedrigerer Feldstärke vorhandenen Partikeln. Es wurde deshalb bei der durch die DE-OS 2222581 bekannt gewordenen, gasisolierten Hochspannungsanordnung vorgesehen, die Partikeln mittels klebender Schichten dort festzuhalten, wo die Feldstärke relativ niedrig ist. Hierzu wurden klebende Schichten, z. B. aus Haftkleber, auf den inneren, den mit Isoliergas gefüllten Raum begrenzenden Oberflächen außerhalb der Bereiche mit überdurchschnittlicher Feldstärke angebracht, wobei diese Oberflächen ganz oder teilweise mit solcher'klebenden Schicht überzogen werden. Auf diesen klebenden Schichten sollen sich die Partikeln, welche sich frei beweglich in dem Raum oder Gasisolierung befinden, unter Einwirkung ihrer Schwerkraft absetzen und dann dort so festgehalten werden, daß sie auch durch die beim Anlegen einer Wechselspannung auftretenden, eine Bewegung einer von frei beweglichen Partikeln hervorgerufenen Feldstärke nicht von der klebenden Schicht abgerissen werden können. Hierdurch werden die partikelgezündeten Durchschläge zwar verringert, aber nur solange, wie die Klebfähigkeit der klebenden Schicht voll erhalten ist bzw. keine neuen Partikeln, z.B. infolge vom Antrieb, an Schaltstellen der Anordnung, in dem Raum derGasisolie rung auftraten. Da die hier in Betracht kommenden klebfähigen Stoffe aber einem Alterungsprozeß unterliegen, innerhalb dessen ihre Klebfähigkeit unvermeidlich nachläßt, ist die Wirksamkeit der hier vorgesehenen Beschichtungen zur Vermeidung partikelgezündeter Durchschläge zeitlich begrenzt, wodurch diese Lösungen für die Praxis nur bedingt einsetzbar sind. Weiterhin sind durch die DD-PS 127988 und 127989 Isolieranordnungen für druckgasisolierte Hochspannungsgeräte zur Minderung von Störungen des schwach inhomogenen Feldes zwischen einer Innenelektrode und einer am Gegenpotential anliegenden Außenelektrode, die durch unbeabsichtigt vorhandene und/oder enstehende, insbesondere frei bewegliche elektrisch leitende Partikeln verursacht werden, die auf das Verhalten dieser elektrisch leitenden Partikeln zurückzuführen sind