DD247109A1

DD247109A1 - PRESSURE GAS INSULATION FOR HIGH VOLTAGE UNITS WITH METAL SEALING

Info

Publication number: DD247109A1
Application number: DD28733086A
Authority: DD
Inventors: Jochen Schwarz; Herbert Grasselt; Dieter Burghardt; Heinz Gonschorek
Original assignee: Liebknecht Transformat
Priority date: 1986-02-26
Filing date: 1986-02-26
Publication date: 1987-06-24

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. 1The invention relates to the field of manufacturing high-voltage electrical switching devices. The invention follows the aim of avoiding the reduction of the electrical strength of the compressed gas insulation by metallic impurities within the compressed gas insulation. The object of the invention is to develop a pressurized gas insulation for high-voltage devices with at least one inner electrode and outer electrode enveloping the latter by providing an inner circumferential surface of the outer electrode with a perforated metallic half-shell, which is held at a distance from the outer electrode by spacers and geometric formation. The invention is used in the manufacture of high voltage electrical circuit breakers. 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.and lead to a reduction of the Teilentladungseininsatz- and / or breakdown voltage of the insulation, known to prevent that can be charged at the serving as the base electrode for these particles inner lateral surfaces of the outer electrode and at the same time be so influenzed that an electric Force and the gravitational force acting on the particles to the outer electrode, whereby the particles on the inner circumferential surface of the outer electrode.

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.The measure consists in that an arbitrarily thin layer of a dielectric is applied to the inner lateral surface of the outer electrode or only parts of the inner circumferential surface, on which the particles are deposited under the action of gravity, are provided with an arbitrarily thin layer of a dielectric.

Dieser Maßnahme haftet der Mangel an, daß diese Beschichtung technologisch aufwendig ist. Bei einem Langzeiteinsatz ist.This measure is liable to the defect that this coating is technologically complex. For a long-term use is.

durch Ablösen der Beschichtung eine Beschädigung möglich.by removing the coating damage possible.

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.According to DD-PS 130295 einte'Druckgasisolierung for metal-clad high-voltage devices with at least one "predominantly vertically disposed inner electrode has become known in which spacers for at least one inner electrode have a funnel-like shape, also the interface between spacer and insulating gas at the inner electrode is higher than the inner lateral surface of the outer electrode and at the same time the edge line in the cross section of the spacer from the inner electrode to the outer electrode has a defined drop and the outer electrode in the region of this funnel-shaped spacer on the outer surface of the same carries a provided with an inclined surface, formed as a ring solid barrier of a dielectric in which the interface between the solids barrier and the insulating gas at the outer electrode is higher than the attachment line of this solid barrier on the outer surface of the spacer.

Diese Anordnung ist bauaufwentlig und dadurch störanfällig, weil sich die Partikeln nicht in der Zone des feldschwächsten Bereiches der Isolieranordnung absetzen.This arrangement is bauaufwentlig and susceptible to interference because the particles do not settle in the zone of the field weakest region of the insulating arrangement.

Ziel der Erfindung Object of the invention

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.The invention aims to increase the operating and functional safety of gas-insulated high-voltage equipment by avoiding on a surface of the spacer for a potential-carrying inner electrode within a surrounding, lying on counter-potential outer electrode irreversible changes due to overturning and at the same time the effort in the To reduce the production of gas-insulated high-voltage equipment in terms of ensuring their internal cleanliness by largely avoiding the presence of particles.

Explanation of the essence of the invention

"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."The invention is based on the object, a high-pressure compressed gas insulation of a according to the principle of weakly inhomogeneous electric field with" electrodes into each other "designed insulation, the space between an axially defined content Erten inner electrode and this coaxially enveloping, lying on opposite potential to the inner electrode Outer electrode containing an insulating gas, in particular sulfur hexafluoride (SF ₆ ), for; to develop an AC voltage-carrying high-voltage switching devices, in particular metal-enclosed Hochspannüngsgeräte, in which existing in space and / or resulting, in particular electrically conductive, particles when applying an AC voltage the. do not disturb the electric field unduly.

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.This object was achieved in that a compressed gas insulation for high-voltage devices with metal encapsulation, consisting of at least one inner electrode and an outer electrode lying around it, lying on counter-potential, wherein an insulating space between inner electrode and outer electrode contains an insulating gas, in particular sulfur hexafluoride (SFs), was developed, in the present invention, an inner circumferential surface of the horizontal outer electrode is provided with a spaced by spacers perforated half-shell, which is electrically connected to the outer electrode, wherein the half-shell has a diameter through which is larger than an inner diameter of the outer electrode and at least one part covered by a horizontally lying diameter of the outer electrode upwardly bounding lower part of the inner circumferential surface of the outer electrode. The spacers of the half shell are for example bent out of the material spacers. The perforated half-shell is advantageously made of expanded metal, wherein for stiffening this expanded metal half shell serve a field-free space bounding coils and longitudinal edges.

embodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeige.nThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing zeige.n

Fig. 1: eine erfindungsgemäß ausgebildete Druckgasisolierung Fig.2: Schnitt nach Fig. 1FIG. 1 shows an inventive compressed gas insulation FIG. 2: section according to 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.A pressurized gas insulation for high voltage equipment consists of an inner electrode, and an outer electrode 2 enveloping this, wherein the inner electrode 1 is defined by Abstandsha age 3 is aging. Between the inner electrode 1 and the outer electrode 2 is an insulating space which is filled with a pressurized insulating gas, not shown, in particular sulfur hexafluoride (SF ₆ ).

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 derIn the lower region of an inner circumferential surface 5 of the outer electrode 2, a metallic half-shell 6 is installed, which is supported by spacers 7 with respect to the inner circumferential surface 5 of the outer electrode 2. The half-shell 6 is perforated and the spacing tongues 7 are bent out of the material of the half-shell 6. The half-shell 6 is positively connected to the outer electrode 2. The positive connection results from the fact that the half-shell 6 has a diameter which is greater than the inner diameter of the outer electrode 2 a and by spring tension of the material on the inner circumferential surface 4 of the

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.Outside electrode Z with its folded longitudinal edges 8. Between the outer electrode and the perforated metallic half-shell 6 is a field-free space 9, which is limited to the insulating space 4 by the half-shell 6.

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.Due to the gravitational force acting on their mass, the freely moving particles reaching the insulating space 4 fall into this field-free space 9 and are then made electrically non-reactive there. The well-known effect of the Faraday cage this metallic half-shell 6 precludes that the particles are mainly conductive impurities, electrostatic forces at a voltage application of the compressed gas insulation effect. The half-shell 6 is provided on both sides with a collar 10, whereby the field-free space 9 is limited in the axial direction. The half-shell consists of perforated sheet metal or of a special form of expanded metal with said ausstellbaren spacers 7. For stiffening of expanded metal 6 existing half-shell serve the coil 10 and the longitudinal edge 8. The distance between the not shown expanded metal webs is chosen so that between two Webs that limit a perforation, which is largely retained by the Faraday cage known field freedom of the space enclosed thereby 9. The distance formed between two metal web directly delimiting a perforation is selected according to the invention so large that the particles to be removed can pass through unhindered.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bleibt gesichert, daß der Homogenitätsgrad der Isolieranordnung nicht den aus der Technik her bekannten und geometrie- und druckabhängigen Grenzhomogenitätsgrad unterschreitet.In the arrangement according to the invention, it is ensured that the degree of homogeneity of the insulating arrangement does not fall below the degree of homogeneity and pressure dependence of the degree of homogeneity known from the art.

Claims

Invention claim:

1. compressed gas insulation for high-voltage equipment with metal encapsulation, consisting of at least one inner electrode and a surrounding, lying on counter-potential outer electrode, an insulating space between the inner electrode and outer electrode an insulating gas, in particular sulfur hexafluoride (SF ₆ ), characterized in that an inner circumferential surface ( 5) of the horizontal outer electrode (2) is provided with a perforated half shell (6) held by spacers at a distance and electrically connected to the outer electrode (2), the half shell (6) having a diameter larger than that Inner diameter of the outer electrode (2) and at least part of the by a horizontal diameter of the outer electrode (2) upwardly bounding the lower part of the inner circumferential surface (5) of the outer electrode (2) covered.

2. Insulating arrangement according to item 1, characterized in that the spacers are formed as punched and out of the material of the half-shell (6) bent-out spacer tongues (7).

3. Insulating arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the perforated metallic half-shell (6) made. Expanded metal exists.

4. Insulating arrangement according to item 1 to 3, characterized ^ characterized in that the half-shell (6) with longitudinal edges (8) and on both sides with collars (10) is provided.

For this 1 page drawings

Field of application of the invention

The invention is effective in the production of metal-enclosed, compressed gas-insulated high-voltage devices.

Characteristic of the known technical solutions

It is known that in gas-insulated high-voltage equipment, the weakly inhomogeneous field is disturbed by impurities. The presence of solid impurities such as dust, dirt, metal chips resulting from the production, abrasion, for example of switching contacts or other particles, which are freely movable in the space filled with insulating gas between the inner electrode and the outer electrode surrounding the latter, becomes the weakly inhomogeneous field so disturbed that the dielectric strength is reduced. The electrical strength reducing contaminants are either manufacturing or operational. Even with the utmost care during the assembly of pressure-gas-insulated high-voltage devices, it is not possible to prevent the penetration of dust or improper assembly procedures to prevent the penetration of less fine electrically conductive foreign particles. Finally, there are also parts of the device with operationally moving parts, where sliding or rotating movements are to be performed in switching operations and thereby spark and arc discharges, which then lead to gas decomposition, metal evaporation and powdered deposition of hydrolyzable metal fluorides on insulating and grounded surfaces. This reduction of the withstand voltage must be taken into account in the dimensioning of the high voltage arrangement by increasing the dimensions thereof or the pressure of the insulating gas. Since the above measures lead to technical and economic disadvantages, attempts were made during production and assembly to find ways to keep the high-voltage arrangements filled with the insulating gas largely free of all contaminants. By filtering the gas, cleaning all parts prior to assembly with which the insulating gas comes into contact, as well as measures to prevent the occurrence of dust particles from the air in the assembly of the cleaned parts, the number of harmful, free moving particles in the gas-insulated Room to be brought to very low levels. However, since even the presence of a minimum number of particles in the space filled with insulating gas severely affects the dielectric strength of such high voltage arrangements, these aforementioned, the technology and assembly costly measures do not lead to a justifying the effort to be operated for this purpose. Known investigations have found that the effects of the particles in the isolation space on the dielectric strength are different, depending on where they are within the same, as formed in the different areas of different sizes field strengths, and located in Areas of highest field strength are more prone to initiate breakdown than the particles present at lower field strength sites. It was therefore provided in the known from DE-OS 2222581, gas-insulated high voltage arrangement to hold the particles by means of adhesive layers where the field strength is relatively low. For this purpose, adhesive layers, z. B. of pressure sensitive adhesive, on the inner, the space filled with insulating gas limiting surfaces outside the areas with above-average field strength, these surfaces are completely or partially covered with such'klebenden layer. On these adhesive layers, the particles, which are freely movable in the space or gas insulation to settle under the influence of gravity and then held there so that they also occur by the application of an AC voltage, a movement of a freely mobile particles caused field strength can not be demolished by the adhesive layer. In this way, although the particle-ignited punches are reduced, but only as long as the adhesiveness of the adhesive layer is fully preserved or no new particles, e.g. as a result of the drive, at switching points of the assembly, in the space of the base insulation. However, since the adhesive substances considered here are subject to an aging process, within which their adhesiveness inevitably decreases, the effectiveness of the coatings provided here to avoid particle-induced breakdowns is limited in time, whereby these solutions are of limited use in practice. Furthermore, DD-PS 127988 and 127989 insulating arrangements for pressure-gas-insulated high voltage equipment for reducing disturbances of the weakly inhomogeneous field between an inner electrode and a voltage applied to the outer electrode outer electrode, which are caused by unintentionally existing and / or existing, in particular freely movable electrically conductive particles, which are due to the behavior of these electrically conductive particles