DE102013215760A1 - Isolation element and switchgear - Google Patents

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Abstract

Um ein Isolationselement (3) für Schaltanlagen zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung von stromführenden Teilen (2) der Schaltanlage an einem Behälter (1) der Schaltanlage, auszubilden, welches eine höhere Stromfähigkeit der stromführenden Teile der Schaltanlage ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das Isolationselement (3) aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.In order to form an insulation element (3) for switchgear for supporting, positioning and / or sealing current-carrying parts (2) of the switchgear on a container (1) of the switchgear, which allows a higher current capability of the current-carrying parts of the switchgear, it is proposed that the insulating element (3) is formed of a ceramic material of high thermal conductivity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Isolationselement für Schaltanlagen zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung von stromführenden Teilen der Schaltanlage an einem Behälter der Schaltanlage. The invention relates to an insulation element for switchgear for supporting, positioning and / or sealing of live parts of the switchgear on a container of the switchgear.

Ein derartiges Isolationselement ist aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt und ist üblicherweise aus einem isolierenden Material wie Gießharz, Silikon oder einem anderen Kunststoff gebildet. Das Isolationselement dient zur Stützung, Positionierung beispielsweise von stromführenden Sammelschienen innerhalb eines Behälters einer Mittelspannungs-Schaltanlage und zur gleichzeitigen elektrischen Isolierung einer derartigen Sammelschiene gegenüber dem geerdeten Behälter der Mittelspannungs-Schaltanlage, es kann aber auch in Form einer Durchführung zur Abdichtung der Mittelspannungs-Schaltanlage vorgesehen sein, der nicht stromführende Teile sich aus dem Behälter heraus beispielsweise in einen anderen Behälterteil der Mittelspannungs-Schaltanlage erstrecken. Bei derartig ausgebildeten Isolationselementen findet eine Wärmeabfuhr der stromführenden Teile durch Konvektion bzw. Wärmestrahlung an die Umgebung statt. Such an insulating element is known from the state of the art and is usually formed from an insulating material such as cast resin, silicone or other plastic. The isolation element serves to support, for example, positioning of live busbars within a container of a medium voltage switchgear and for simultaneous electrical isolation of such a busbar relative to the grounded container of the medium voltage switchgear, but it can also be provided in the form of a passage for sealing the medium voltage switchgear be, the non-live parts extend out of the container, for example, in another container part of the medium-voltage switchgear. In insulation elements designed in this way, heat is removed from the live parts by convection or thermal radiation to the environment.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Isolationselement der eingangs genannten Art auszubilden, welches eine höhere Stromfähigkeit der stromführenden Teile der Mittelspannungs-Schaltanlage ermöglicht. Object of the present invention is to provide an insulating element of the type mentioned, which allows a higher current capability of the current-carrying parts of the medium-voltage switchgear.

Erfindungsgemäß gelöst wird dies bei einem Isolationselement der eingangs genannten Art dadurch, dass das Isolationselement aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. This is achieved according to the invention in an insulation element of the type mentioned above in that the insulation element is formed from a ceramic material of high thermal conductivity.

Ein derartiges Isolationselement aus einem keramischen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist besonders vorteilhaft geeignet, die Stromfähigkeit der stromführenden Teile und damit die Leistungsfähigkeit der Mittelspannungs-Schaltanlage insgesamt zu erhöhen, weil zur Wärmeabfuhr neben den genannten Mechanismen Konvektion und Wärmestrahlung bei einem derartigen keramischen Isolationselement mit hoher Wärmeleitfähigkeit zusätzlich der Mechanismus der Wärmeleitung nutzbar ist, um die in den stromführenden Teilen entstehende Wärme beispielsweise an den Behälter der Mittelspannungs-Schaltanlage abzuführen. Hohe Wärmeleitfähigkeit im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dabei, dass die Wärmeleitfähigkeit des keramischen Materials größer als 2 W/mK (Watt pro Meter und Kelvin) ist, bevorzugt größer als 25 W/mK und bevorzugt größer als 180 W/mK ist. Such an insulating element made of a ceramic material with high thermal conductivity is particularly advantageous to increase the current capability of the current-carrying parts and thus the performance of the medium-voltage switchgear overall, because in addition to the said mechanisms convection and thermal radiation in such a ceramic insulation element with high thermal conductivity for heat dissipation In addition, the mechanism of heat conduction can be used to dissipate the heat generated in the live parts, for example, to the container of the medium voltage switchgear. High thermal conductivity in the sense of the present invention means that the thermal conductivity of the ceramic material is greater than 2 W / mK (watts per meter and Kelvin), preferably greater than 25 W / mK and preferably greater than 180 W / mK.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isolationselement aus Aluminiumoxid Al2O3 gebildet. Aluminiumoxid ist ein besonders vorteilhaftes keramisches Material, welches eine Wärmeleitfähigkeit von 25 W/mK aufweist, und damit zu einer hohen Wärmeleitfähigkeit des Isolationselementes führt. In an advantageous embodiment, the insulating element made of aluminum oxide Al 2 O 3 is formed. Aluminum oxide is a particularly advantageous ceramic material, which has a thermal conductivity of 25 W / mK, and thus leads to a high thermal conductivity of the insulating element.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Isolationselement aus Aluminiumnitrit AlN gebildet. Aluminiumnitrit ist ein weiteres besonders vorteilhaftes Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von 180 bis 220 W/mK und führt damit zu einer besonders effizienten Wärmeleitung über ein derartiges Isolationselement von stromführenden Teilen der Schaltanlage zu dem Behälter. In another advantageous embodiment of the invention, the insulation element made of aluminum nitride AlN is formed. Aluminum nitrite is another particularly advantageous material with a thermal conductivity of 180 to 220 W / mK and thus leads to a particularly efficient heat transfer via such an insulating element of live parts of the switchgear to the container.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Isolationselement wärmeleitend mit den stromführenden Teilen und dem Behälter der Mittelspannungs-Schaltanlage verbunden. Eine derartige wärmeleitende Verbindung sowohl mit den stromführenden Teilen als auch dem Behälter führt zu einer effektiven Ausnutzung des Wärmeleitungsmechanismus zum Ableiten von in den stromführenden Teilen entstehender Wärme und kann dabei unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise durch direktes Verschrauben des mit einem Gewinde versehenen Isolationselementes, durch indirektes Verschrauben durch im Isolationselement vorgesehene Verschraubungsmittel, welche mit weiteren Verschraubungsmitteln am Behälter bzw. stromführenden Teilen verschraubt werden, oder durch Verpressen, Verlöten oder beispielsweise durch Andrücken mittels Federelementen. In a further advantageous embodiment of the invention, the insulation element is thermally conductively connected to the current-carrying parts and the container of the medium-voltage switchgear. Such a thermally conductive connection with both the live parts and the container leads to an effective utilization of the heat conduction mechanism for dissipating heat generated in the current-carrying parts and can be designed differently, for example by direct screwing of the threaded insulation element, by indirect screwing by screwing means provided in the insulating element, which are screwed to other screwing means on the container or live parts, or by pressing, soldering or for example by pressing by means of spring elements.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltanlage mit einem Behälter sowie in dem Behälter angeordneten stromführenden Teilen. The invention further relates to a switchgear with a container and arranged in the container current-carrying parts.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Schaltanlage weiterzubilden, welche über eine erhöhte Stromtragfähigkeit verfügt. Object of the present invention is to develop such a switchgear, which has an increased current carrying capacity.

Erfindungsgemäß gelöst wird dies bei einer derartigen Schaltanlage dadurch, dass mindestens ein Isolationselement nach einer der obigen Ausführungsformen zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung der stromführenden Teilen an dem Behälter vorgesehen ist. This is achieved according to the invention in such a switchgear system in that at least one insulation element according to one of the above embodiments is provided for supporting, positioning and / or sealing the current-carrying parts on the container.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Ansicht einer Schaltanlage mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Isolationselementes zeigt. The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment and the drawing, the single figure shows a schematic view of a switchgear with an embodiment of an insulation element according to the invention.

Die Figur zeigt eine Schnittansicht durch einen Behälter 1 einer figürlich nicht weiter ausgeführten Schaltanlage, beispielsweise einer Mittelspannungs-Schaltanlage im Bereich der Energieverteilung. Der Behälter 1 kann mit einem Isoliergas, typischerweise SF6 als Isolationsmedium von im Behälter angeordneten stromführenden Teilen befüllt. Die stromführenden Teile im Ausführungsbeispiel der Figur sind beispielsweise durch eine Sammelschiene 2 gebildet, welche mittels eines Isolationselementes 3 an dem Behälter abgestützt und darin positioniert ist. Das Isolationselement 3 ist aus einem keramischen Material, beispielsweise Aluminiumoxid Al2O3 oder Aluminiumnitrit AlN gebildet, also insbesondere aus einem keramischen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und ist sowohl an der Sammelschiene 2 als auch am Behälter 1 wärmeleitend befestigt. Durch eine derartige wärmeleitende Verbindung sowohl mit Sammelschiene als auch dem Behälter 1 und der hohen Wärmeleitfähigkeit des Isolationselementes 3 ist eine gute Wärmeleitung zwischen der Sammelschiene 2 und dem Behälter 1 der Schaltanlage ausgebildet, so dass die durch den über die Sammelschiene 2 geführten Strom entstehende Wärme neben den Mechanismen Konvektion und Wärmestrahlung auch über den Mechanismus der Wärmeleitung an den Behälter 1 abgeführt wird, so dass insgesamt eine geringere Wärmeentwicklung innerhalb der Schaltanlage gewährleistet ist und dadurch eine höhere Stromtragfähigkeit für die Schaltanlage ermöglicht ist. The figure shows a sectional view through a container 1 a figuratively not running switchgear, such as a medium-voltage switchgear in the field of power distribution. The container 1 can be filled with an insulating gas, typically SF 6 as insulation medium arranged in the container current-carrying parts. The current-carrying parts in the embodiment of the figure, for example, by a busbar 2 formed, which by means of an insulating element 3 supported on the container and positioned therein. The isolation element 3 is formed of a ceramic material, for example alumina Al 2 O 3 or aluminum nitrite AlN, ie in particular of a ceramic material with high thermal conductivity and is both on the busbar 2 as well as the container 1 attached heat-conducting. By such a thermally conductive connection with both the busbar and the container 1 and the high thermal conductivity of the insulating element 3 is a good heat conduction between the busbar 2 and the container 1 the switchgear is designed so that the through the busbar 2 guided heat generated heat in addition to the mechanisms convection and thermal radiation also via the mechanism of heat conduction to the container 1 is dissipated, so that overall a lower heat generation is ensured within the switchgear and thus a higher current carrying capacity is enabled for the switchgear.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Behälter container
22
Sammelschiene bus
33
Isolationselement insulation element

Claims (5)

Isolationselement (3) für Schaltanlagen zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung von stromführenden Teilen (2) der Schaltanlage an einem Behälter (1) der Schaltanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (3) aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Insulation element ( 3 ) for switchgear for the support, positioning and / or sealing of live parts ( 2 ) of the switchgear on a container ( 1 ) of the switchgear, characterized in that the insulation element ( 3 ) is formed of a ceramic material of high thermal conductivity. Isolationselement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (3) aus Aluminiumoxid Al2O3 gebildet ist. Insulation element ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the insulation element ( 3 ) is formed of alumina Al 2 O 3 . Isolationselement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (3) aus Aluminiumnitrit AlN gebildet ist. Insulation element ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the insulation element ( 3 ) is formed of aluminum nitrite AlN. Isolationselement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (3) wärmeleitend mit den stromführenden Teilen (2) und dem Behälter (1) der Schaltanlage verbunden ist. Insulation element ( 3 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the insulation element ( 3 ) heat-conducting with the current-carrying parts ( 2 ) and the container ( 1 ) of the switchgear is connected. Schaltanlage mit einem Behälter (1) sowie in dem Behälter (1) angeordneten stromführenden Teilen (2), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Isolationselement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung der stromführenden Teile (2) an dem Behälter (1) vorgesehen ist. Switchgear with a container ( 1 ) and in the container ( 1 ) arranged live parts ( 2 ), characterized in that at least one insulating element ( 3 ) according to one of claims 1 to 4 for the support, positioning and / or sealing of the current-carrying parts ( 2 ) on the container ( 1 ) is provided.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014200762A1 (en) 2014-01-17 2015-07-23 Siemens Aktiengesellschaft Implementation for a switchgear and switchgear
WO2017202559A1 (en) 2016-05-25 2017-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Heat-conducting ceramic bushing for switchgear

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1118857B (en) * 1954-05-26 1961-12-07 Siemens Ag Support of profile busbars in a divided common support frame
DE2240106A1 (en) * 1971-08-23 1973-03-01 Gen Electric HIGH PERFORMANCE LEAD-THROUGH ENCLOSED VACUUM SWITCH
DE2201348A1 (en) * 1972-01-07 1973-07-12 Siemens Ag ELECTRICAL THROUGHOUT
DE19516831A1 (en) * 1995-05-08 1996-11-14 Siemens Ag Metal-ceramic rotary anode X=ray tube
DE102009017924A1 (en) * 2009-04-16 2010-11-04 rtw RÖNTGEN-TECHNIK DR. WARRIKHOFF GmbH & Co. KG High voltage-vacuum-execution unit for use during production of X-ray tube, has isolator provided for anode of electron tube with high-voltage, where material of insulator is made of ceramics of aluminum nitride and yttrium aluminates

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1118857B (en) * 1954-05-26 1961-12-07 Siemens Ag Support of profile busbars in a divided common support frame
DE2240106A1 (en) * 1971-08-23 1973-03-01 Gen Electric HIGH PERFORMANCE LEAD-THROUGH ENCLOSED VACUUM SWITCH
DE2201348A1 (en) * 1972-01-07 1973-07-12 Siemens Ag ELECTRICAL THROUGHOUT
DE19516831A1 (en) * 1995-05-08 1996-11-14 Siemens Ag Metal-ceramic rotary anode X=ray tube
DE102009017924A1 (en) * 2009-04-16 2010-11-04 rtw RÖNTGEN-TECHNIK DR. WARRIKHOFF GmbH & Co. KG High voltage-vacuum-execution unit for use during production of X-ray tube, has isolator provided for anode of electron tube with high-voltage, where material of insulator is made of ceramics of aluminum nitride and yttrium aluminates

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014200762A1 (en) 2014-01-17 2015-07-23 Siemens Aktiengesellschaft Implementation for a switchgear and switchgear
DE102014200762B4 (en) * 2014-01-17 2016-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Implementation for a switchgear and switchgear
WO2017202559A1 (en) 2016-05-25 2017-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Heat-conducting ceramic bushing for switchgear
DE102016209134A1 (en) 2016-05-25 2017-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Thermally conductive ceramic bushing for switchgear
US10630063B2 (en) 2016-05-25 2020-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Heat-conducting ceramic bushing for switchgear
DE102016209134B4 (en) 2016-05-25 2023-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Thermally conductive ceramic bushing for switchgear

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