DE102014200762A1

DE102014200762A1 - Durchführung für eine Schaltanlage und Schaltanlage

Info

Publication number: DE102014200762A1
Application number: DE102014200762.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kern; Andreas Rössler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2034-01-18
Also published as: DE102014200762B4

Abstract

Um eine Durchführung (1) für eine Schaltanlage mit einem ringscheibenförmigen Isolationskörper (2), welcher mehrere, am äußeren Umfang im Isolationskörper (2) angeordnete Befestigungsmittel (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) zum Befestigen an einem Behälter der Schaltanlage aufweist, sowie einem vom Isolationskörper (2) gehaltenen elektrisch leitenden Innenring (14), weiterzubilden, welche über verbesserte Wärmeabfuhreigenschaften von Strom führenden Teilen der Schaltanlage verfügt, wird vorgeschlagen, dass jedes Befestigungsmittel (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) jeweils über einen im Isolationskörper (2) eingebetteten Isolierstab (13) aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit wärmeleitend mit dem leitenden Innenring (14) gekoppelt ist. Weiterhin wird eine Schaltanlage mit einer solchen Durchführung (1) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchführung für eine Schaltanlage mit einem ringscheibenförmigen Isolationskörper, welcher mehrere, am äußeren Umfang im Isolationskörper angeordnete Befestigungsmittel zum Befestigen an einem Behälter der Schaltanlage aufweist, sowie einem vom Isolationskörper gehaltenen elektrisch leitenden Innenring.
Eine derartige Durchführung für eine Schaltanlage, insbesondere eine gasisolierte Mittelspannungsschaltanlage, ist aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt. Bei dieser bekannten Durchführung, welche bei gasisolierten Mittelspannungsschaltanlagen eingesetzt wird, um Strom führende Teile aus einem gasisolierten Behälter der Schaltanlage in einen anderen Behälter, welcher ebenfalls mit Isoliergas befüllt sein kann, zu überführen, ist ein ringscheibenförmiger Isolationskörper, beispielsweise aus Gießharz gebildet und umfasst mehrere, an seinem äußeren Umfang angeordnete Befestigungsmittel, mit denen die Durchführung an einem oder beiden Behältern der Schaltanlage befestigt werden kann, wobei die Durchführung noch über Abdichtungsmittel zum gasdichten Abdichten gegenüber der Umgebung verfügt. Zentral am ringscheibenförmigen Isolationskörper ist ein Innenring aus elektrisch leitendem Material vorgesehen, welcher zum Halten der von dem einen zu dem anderen Behälter durchzuführenden Strom führenden Teile vorgesehen ist und welcher am Isolationskörper gehalten ist.
Aus der älteren Anmeldung DE 10 2013 215 760 der Anmelderin ist ein Isolationselement aus keramischem Material bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Durchführung der eingangs genannten Art weiterzubilden, welche über verbesserte Wärmeabfuhreigenschaften von Strom führenden Teilen der Schaltanlage verfügt.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe bei einer Durchführung der eingangs genannten Art dadurch, dass jedes Befestigungsmittel jeweils über einen im Isolationskörper eingebetteten Isolierstab aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit wärmeleitend mit dem leitenden Innenring gekoppelt ist.
Durch eine derartige wärmeleitende Kopplung jedes Befestigungsmittels über im Isolationskörper eingebettete Isolierstäbe aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit ist eine verbesserte Wärmeabfuhr von Strom führenden Teilen der Schaltanlage über den Strom führenden Innenring der Durchführung zu den Befestigungsmitteln gewährleistet, weil derartige keramische Materialien hoher Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem Isolationsmaterial des Isolationskörpers deutlich verbesserte Wärmeleitfähigkeitseigenschaften aufweisen, so dass ein Wärmetransport vom leitenden Innenring über die eingebetteten Isolierstäbe zu den Befestigungsmitteln und über diese wiederum zu den Behältern der Schaltanlage ermöglicht ist. Eine 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 > 25 W/mK und besonders bevorzugt > 180 W/mK ist.
Die Befestigungsmittel können unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise als Durchgangsbohrungen, wobei die Durchführung dann mittels Schrauben und Muttern befestigt wird. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Befestigungsmittel durch Gewindeeinsätze gebildet. Mittels derartiger Gewindeeinsätze, welche aus einem metallischen Material gebildet sind, ist in einfacher Weise eine Verschraubung bzw. Befestigung der Durchführung an den Behältern der Schaltanlage ermöglicht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Isolierstäbe aus Aluminiumoxid Al₂O₃ gebildet. Aluminiumoxid ist ein besonders vorteilhaftes keramisches Material, welches eine Wärmeleitfähigkeit von 25 W/mK aufweist, und damit zu einer höheren Wärmeleitfähigkeit der Isolierstäbe führt.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Isolierstäbe aus Aluminiumnitrid AlN gebildet. Aluminiumnitrid ist ein weiteres besonders vorteilhaftes Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von 180 bis 220 W/mK und führt damit ebenso zu einer besonders effizienten Wärmeleitung der derartig ausgebildeten Isolierstäbe vom leitenden Innenring zu den Befestigungselementen der Durchführung.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltanlage mit einer Durchführung gemäß einer der obigen Ausführungsformen. Eine derartige Schaltanlage, beispielsweise in Form einer mit Schwefelhexafluorid SF₆ als Isoliergas ausgebildeten gasisolierten Mittelspannungsschaltanlage weist verbesserte Eigenschaften bezüglich der Wärmeabfuhr von Strom führenden Teilen der Schaltanlage auf, weil über die Durchführung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen ein effizienter Wärmeabtransport von den Strom führenden Teilen über den metallischen Innenring und die in der Durchführung eingebetteten Isolierstäbe zu den Befestigungsmitteln und damit zu den Behältern der Schaltanlage ermöglicht ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Durchführung darstellt.
Die Figur zeigt eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Durchführung 1 für eine figürlich nicht weiter dargestellte Schaltanlage, beispielsweise in Form einer mit Schwefelhexafluorid als Isoliergas ausgebildeten gasisolierten Mittelspannungsschaltanlage. Die Durchführung 1 ist bei einer derartigen Schaltanlage vorgesehen zum Überführen von Strom führenden Bauteilen aus einem Behälter, welcher mit dem Isoliergas befüllt ist, in einen weiteren Behälter der Schaltanlage, welcher ebenfalls mit dem Isoliergas befüllt sein kann. Die Durchführung 1 weist dazu einen Isolationskörper 2, welcher beispielsweise aus Gießharz oder einem ähnlichen isolierenden Material ausgebildet ist, auf, welcher in der Figur der Übersicht halber nur teilweise dargestellt ist und eine ringscheibenförmige Gestalt aufweist, an deren äußerem Umfang Befestigungsmittel 3 bis 10 in Form von Gewindeeinsätzen angeordnet sind, welche Gewindeeinsätze zur beidseitigen Verschraubung der Durchführung 1 an den Behältern der Schaltanlage vorgesehen sind. Die Befestigungsmittel 3 bis 10 in Form der Gewindeeinsätze sind dabei typischerweise aus einem metallischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet. Die Durchführung 1 weist weiterhin Nuten 11 und 12 auf, welche zur Aufnahme eines O-Ringes zur gasdichten Abdichtung der Durchführung 1 und der Behälter gegenüber der Umgebung vorgesehen sind, so dass im Bereich der Durchführung 1 kein Isoliergas aus der Schaltanlage entweichen kann. Jedes der Befestigungsmittel 3 bis 10 ist über jeweils einen Isolierstab, von denen lediglich beispielhaft einer mit 13 bezeichnet ist, mit einem metallischen Innenring 14 der Durchführung 1 wärmeleitend verbunden bzw. gekoppelt, wobei die Isolierstäbe 13 aus einem keramischen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet sind, beispielsweise Aluminiumoxid Al₂O₃ oder AlN, so dass über die Isolierstäbe 13 eine effiziente Wärmeabfuhr vom metallischen Innenring 14 der Durchführung 1 zu den Befestigungsmitteln 3 bis 10 und damit zu den Behältern der Schaltanlage ermöglicht ist. Der metallische Innenring 14, welcher zentral am ringscheibenförmigen Isolationskörper 2 der Durchführung 1 gehalten und daran befestigt ist, weist eine Durchgangsöffnung 15 auf, durch welche sich das von der Durchführung 1 von dem einen Behälter der Schaltanlage zum anderen Behälter der Schaltanlage zu überführende Strom führende Element erstreckt und mit diesem leitend verbunden ist. In der Figur ist der Isolationskörper 2 dabei lediglich in einer oberen Hälfte dargestellt, in der unteren Hälfte ist der Übersichtlichkeit halber das Isolationsmaterial des Isolationskörpers 2 nicht dargestellt, um die Kopplung des metallischen Innenringes 14 über die Isolierstäbe 13 mit den Befestigungsmitteln 3 bis 10 figürlich besser darzustellen.
Im Ausführungsbeispiel sind acht Befestigungsmittel in einer 45°-Teilung vorgesehen, es ist jedoch offensichtlich, dass auch andere Anzahlen von Befestigungsmitteln in entsprechender Aufteilung an der Durchführung 1 möglich sind, welche jeweils entsprechend über Isolierstäbe 13 mit dem metallischen Innenring 14 wärmeleitend gekoppelt sind.
Bezugszeichenliste

1: Durchführung
2: Isolationskörper
3–10: Befestigungsmittel
11, 12: Nuten
13: Isolierstäbe
14: metallischer Innenring
15: Durchgangsöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013215760 [0003]

Claims

Durchführung (1) für eine Schaltanlage mit einem ringscheibenförmigen Isolationskörper (2), welcher mehrere, am äußeren Umfang im Isolationskörper (2) angeordnete Befestigungsmittel (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) zum Befestigen an einem Behälter der Schaltanlage aufweist, sowie einem vom Isolationskörper (2) gehaltenen elektrisch leitenden Innenring (14), dadurch gekennzeichnet, dass jedes Befestigungsmittel (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) jeweils über einen im Isolationskörper (2) eingebetteten Isolierstab (13) aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit wärmeleitend mit dem leitenden Innenring (14) gekoppelt ist.
Durchführung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) durch Gewindeeinsätze gebildet sind.
Durchführung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstäbe (13) aus Aluminiumoxid Al₂O₃ gebildet sind.
Durchführung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstäbe (13) aus Aluminiumnitrid AlN gebildet sind.
Schaltanlage mit einer Durchführung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.