DE102020205608A1 - Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre mit Kunststoffschaum - Google Patents

Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre mit Kunststoffschaum Download PDF

Info

Publication number
DE102020205608A1
DE102020205608A1 DE102020205608.0A DE102020205608A DE102020205608A1 DE 102020205608 A1 DE102020205608 A1 DE 102020205608A1 DE 102020205608 A DE102020205608 A DE 102020205608A DE 102020205608 A1 DE102020205608 A1 DE 102020205608A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vacuum interrupter
voltage circuit
circuit breaker
housing
plastic foam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020205608.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Heinz
Volker Lehmann
Jörg Teichmann
Thomas Krull
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102020205608.0A priority Critical patent/DE102020205608A1/de
Priority to PCT/EP2021/060367 priority patent/WO2021224006A1/de
Priority to EP21725034.9A priority patent/EP4128304A1/de
Publication of DE102020205608A1 publication Critical patent/DE102020205608A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/662Housings or protective screens
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/662Housings or protective screens
    • H01H33/66207Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/662Housings or protective screens
    • H01H33/66207Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
    • H01H2033/6623Details relating to the encasing or the outside layers of the vacuum switch housings

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsleistungsschalter (1) mit wenigstens einer Vakuumschaltröhre (2), welche in wenigstens einem Gehäuse (3) angeordnet ist, und ein Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre (2) in wenigstens einem Gehäuse (3). Wenigstens ein Volumen ist zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre (2) und dem wenigstens einen Gehäuse (3) mit Kunststoffschaum (4) befüllt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsleistungsschalter mit wenigstens einer Vakuumschaltröhre, welche in wenigstens einem Gehäuse angeordnet ist, und ein Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre in wenigstens einem Gehäuse.
  • Hochspannungsleistungsschalter dienen dem Schalten von Spannungen im Bereich von bis zu 1200 kV Spannung und im Bereich von bis zu einigen tausend Ampere Strom. Dabei werden Schaltgase wie z. B. SF6 verwendet, welche klimaschädlich sind und/oder giftige Komponenten enthalten. Eine langzeitstabile, gasdichte Isolation der Hochspannungsleistungsschalter, welche sicher ein Entweichen von Gasen verhindert, ist aufwendig und erhöht die Kosten bei der Wartung. Schalter mit alternativen Schaltgasen, wie z. B. Clean Air, d. h. trockener, gereinigter Luft, sind bei gleicher Bauweise und bei gleichen maximalen Schaltspannungen bzw. zu schaltenden Strömen, in den Dimensionen größer auszuführen, um eine sichere elektrische Isolation zwischen den elektrisch leitenden Komponenten zu gewährleisten, was die Kosten erhöht. Die Verwendung von Vakuumschaltröhren in Hochspannungsleistungsschaltern, in Verbindung mit einer geeigneten Isolation z. B. bei Freiluftschaltern, ist eine alternative zu z. B. gasisolierten Schaltern mit Nenn- und Lichtbogenkontakten, umfassend Schaltgase wie z. B. SF6.
  • Die Vakuumschaltröhren sind z. B. in einem äußeren Isolator, d. h. Überwurf, oder metallischen Tank, d. h. Kessel angeordnet. Ein Überwurf ist z. B. säulenförmig, insbesondere mit kreisförmig umlaufenden Rippen am äußeren Umfang ausgebildet, um die elektrische Isolation entlang der äußeren Mantelfläche in Richtung der Längsachse zu erhöhen. Der Isolator ist ein oder mehrteilig, insbesondere hohlzylinderförmig ausgebildet, und z. B. aus Keramik, Silikon und/oder einem Verbundwerkstoff. Eine oder mehr Vakuumschaltröhren sind z. B. entlang der Längsachse des Isolators, insbesondere koaxial mit der Längsachse des Isolators, angeordnet und mechanisch fest im Isolator fixiert. Der Isolator ist z. B. säulenförmig aufrecht stehend oder waagerecht, z. B. auf einem säulenförmig aufrecht stehenden Isolator, angeordnet. Ein Kessel ist z. B. in Form eines Ellipsoiden oder eines Kreiszylinders ausgebildet, und als Dead Tank geerdet aus Metall, insbesondere Stahl, Gusseisen, und/oder Aluminium hergestellt. Der Hochspannungsleistungsschalter kann mehr als eine Vakuumschaltröhre in Reihe und/oder parallel verschaltet umfassen, wobei im Weiteren der Einfachheit halber von einer Vakuumschaltröhre ausgegangen wird.
  • Die Vakuumschaltröhre ist im Inneren des Isolators mechanisch stabil und elektrisch leitend zwischen wenigstens zwei äußeren elektrischen Anschlüssen angeordnet und geschaltet, wobei die elektrischen Anschlüsse z. B. in Form von Anschlussfahnen zum Anschluss von Hochspannungsleitungen, Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern ausgebildet sind. Der Aufbau einer Vakuumschaltröhre für Hochspannungsleistungsschalter ist z. B. aus der EP 0 102 317 A2 bekannt. Die Vakuumschaltröhre umfasst als Hülle einen kreisrunden, geraden Zylinder, welcher im Inneren evakuiert ist. Die Hülle ist aus zwei gleichen, geraden zylinderförmigen Hälften aus Keramik bzw. Keramikteilen aufgebaut, welche über einen Metallzylinder bzw. über ein Metallteil mit Übergangsstücken in der Mitte des Gehäuses zusammengefügt sind. Insbesondere Übergangsstücke können im Gehäuse als Schirmelektroden bzw. Abschirmung ausgeführt sein.
  • Die Vakuumschaltröhre umfasst zum Schalten wenigstens einen elektrischen Kontakt mit einem festen und einem beweglichen Kontaktstück. Alternativ können auch mehrere bewegliche Kontaktstücke von dem wenigstens einen elektrischen Kontakt umfasst sein, mit oder ohne festem Kontaktstück. Im Weiteren wird der Einfachheit halber von einer Vakuumschaltröhre mit einem festen und einem beweglichen Kontaktstück ausgegangen. Die Kontaktstücke sind in der Vakuumschaltröhre tellerförmig ausgebildet und von Vakuum umschlossen. Nach außen sind die Kontaktstücke bolzenförmig geführt und jeweils elektrisch mit einem äußeren elektrischen Anschluss z. B. in Form einer Anschlussfahne des Hochspannungsleistungsschalters verbunden. Das bewegliche Kontaktstück ist z. B. über einen Faltenbalg vakuumdicht in die Vakuumschaltröhre beweglich geführt und gelagert. Der Einfachheit halber werden im Weiteren Elemente der Vakuumröhre nicht im Detail weiter ausgeführt.
  • Beim Einschalten wird das bewegliche Kontaktstück auf das feste Kontaktstück zubewegt, bis ein mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktstücken besteht. Beim Ausschalten wird das bewegliche Kontaktstück vom festen Kontaktstück solange wegbewegt, bis der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktstücken unterbrochen ist und ein ausreichender Abstand zur Vermeidung elektrischer Überschläge bei angelegter Spannung besteht. Bei hohen Spannungen, z. B. im Bereich von 145 kV, sind große Abstände zwischen den Kontaktstücken notwendig, insbesondere im Bereich von einigen Millimetern bis hin zu Zentimetern. Die Vakuumschaltröhre ist länglich ausgelegt, um ausreichende Abstände im Inneren zu gewährleisten. Die geraden zylinderförmigen Hälften aus Keramik bzw. Keramikteilen der Vakuumschaltröhre sind z. B. aus mehreren Teilen aufgebaut, welche über Metallteile mit Übergangsstücken zusammengefügt sind. Die Übergangsstücke sind z. B. jeweils im Gehäuse als Schirmelektroden bzw. Abschirmung ausgeführt. Ein mechanisches Verbinden von Keramikteilen über Metallteile, welche z. B. aus Kupfer und/oder Stahl sind, erfolgt z. B. durch Verlöten.
  • Um elektrische Überschläge zwischen bolzenförmig aus der Vakuumschaltröhre geführten Kontaktstücken zu vermeiden, insbesondere jeweils elektrisch mit einem äußeren elektrischen Anschluss z. B. in Form einer Anschlussfahne des Hochspannungsleistungsschalters verbunden, ist die Vakuumschaltröhre insbesondere von leitenden Flüssigkeiten und Umwelteinflüssen elektrisch isoliert räumlich stabil zu lagern. In der Regel erfolgt eine elektrisch isolierte Lagerung der vakuumschaltröhre in einem Überwurf oder Kessel befüllt mit Isoliergas mit Abständen zum Überwurf oder Kessel, welche einen ausreichenden Abstand entsprechend den Isolationseigenschaften des Isoliergases gewährleisten. Dies führt zu großen äußeren Abmessungen, insbesondere Umfang und/oder Länge des Hochspannungsleistungsschalters bzw. des Überwurfs oder Kessels, verbunden mit hohem Materialaufwand und hohen Kosten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochspannungsleistungsschalter und ein Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre in wenigstens einem Gehäuse, insbesondere in einem Gehäuse des zuvor beschriebenen Hochspannungsleistungsschalters anzugeben, welche einen gegenüber dem Stand der Technik verringerten Umfang und/oder eine verringerte Länge des Gehäuses des Hochspannungsleistungsschalters ermöglichen, geringere Herstellungskosten und einen geringeren Materialaufwand für das Gehäuse ermöglichen, bei gleichzeitig besseren Umwelt-, elektrischen Isolations- und mechanischen Stabilitäts-Eigenschaften.
  • Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hochspannungsleistungsschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre in wenigstens einem Gehäuse, insbesondere in einem Gehäuse eines zuvor beschriebenen Hochspannungsleistungsschalters, gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hochspannungsleistungsschalters und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre in wenigstens einem Gehäuse, insbesondere in einem zuvor beschriebenen Hochspannungsleistungsschalter, sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
  • Ein erfindungsgemäßer Hochspannungsleistungsschalter umfasst wenigstens eine Vakuumschaltröhre, welche in wenigstens einem Gehäuse angeordnet ist. Wenigstens ein Volumen zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre und dem wenigstens einen Gehäuse ist mit Kunststoffschaum befüllt.
  • Kunststoffschaum weist eine hohe mechanische Stabilität auf, mit guten elektrisch isolierenden Eigenschaften, wobei Kunststoffschaum in der Lage ist ein Volumen gut auszufüllen, insbesondere an schlecht zugänglichen Teilen, kostengünstig ist und einfach zu verarbeiten ist. Dadurch erfolgt eine mechanisch stabile Lagerung der Vakuumschaltröhre im Gehäuse des Hochspannungsleistungsschalters, eine gute elektrische Isolierung gegenüber der Umwelt und gegen Überschläge, insbesondere zwischen elektrischen Anschlüssen der Vakuumschaltröhre, und eine gute Befüllung bzw. Ausfüllung von Volumen zwischen der Vakuumschaltröhre und dem Gehäuse, was einen kostengünstigen, langzeitstabilen und einfach herzustellenden Hochspannungsleistungsschalter ermöglicht.
  • Der Kunststoffschaum kann einen isoliergasgefüllten Kunststoffschaum umfassen und/oder ein isoliergasgefüllter Kunststoffschaum sein. Das Isoliergas kann SF6 und/oder Clean Air sein und/oder umfassen. Insbesondere Kunststoffschaum mit SF6 und/oder Clean Air weist sehr gute elektrische Isolatoreigenschaften auf, ist kostengünstig und umweltfreundlich, weil SF6 gut gebunden vorliegt und nur sehr schwer entweichen kann und Clean Air umweltneutral ist, insbesondere bezüglich globaler Erwärmung, und beide nicht giftig sind.
  • Der Kunststoffschaum kann Polyurethan umfassen, insbesondere einen PU- und/oder PUR-Schaum in Form eines Einkomponenten-Schaums, insbesondere umfassend Isocyanat und/oder Polyol, und/oder eines Zweikomponenten-Schaums, insbesondere umfassend ein Polyisocyanat und/oder Polyol mit Vernetzer und/oder Härter. Diese Schäume sind leicht zu verarbeiten, schnell härtend, kostengünstig, mit guten elektrischen Isolator- und mechanischen Eigenschaften.
  • Das Gehäuse kann einen Überwurf und/oder einen Kessel umfassen, insbesondere einen mechanisch stabilen und/oder feuchtigkeitsundurchlässigen Überwurf und/oder Kessel. Dadurch ist ein mechanisch stabiler Hochspannungsleistungsschalter möglich, wobei Sonnenstrahlung und Witterungseinflüsse den Schaum nicht schädigen können und eine Langzeitstabilität mit den zuvor beschriebenen Eigenschaften gegeben ist.
  • Das Gehäuse kann aus einem Isolator, insbesondere Keramik und/oder Silikon bestehen, oder einen Isolator, insbesondere Keramik und/oder Silikon umfassen. Diese Materialien sind licht- und witterungsbeständig, verhindern eine Diffusion von Flüssigkeit in den Schaum, sind mechanisch stabil, kostengünstig und langzeitstabil, mit sehr guten elektrischen Isolator-Eigenschaften.
  • Die wenigstens eine Vakuumschaltröhre kann kreiszylinderförmig ausgebildet sein und das Gehäuse kann hohlzylinderförmig ausgebildet sein, mit einer kreisrunden Grundfläche, wobei die wenigstens eine Vakuumschaltröhre in dem Gehäuse koaxial angeordnet ist. Dadurch weisen die Elemente der Vakuumschaltröhre entlang des Umfangs und der Längsachse überall den gleichen, insbesondere minimalen Abstand zur Innenwandung des Gehäuses bzw. Isolators auf. Das Gehäuse bzw. der Isolator kann mit einem minimalen Umfang ausgebildet sein, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen, insbesondere Kosten- und Materialersparnissen.
  • Das wenigstens eine Volumen zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre und dem wenigstens einen Gehäuse, welches mit Kunststoffschaum befüllt ist, kann entlang der Länge der Vakuumschaltröhre über die Vakuumschaltröhre hinaus ragen, insbesondere auf beiden Seiten der Vakuumschaltröhre. Damit werden die Enden der Vakuumschaltröhre oder Teile, welche nicht beweglich sind, aber z. B. aus Metall sind, durch Kunststoffschaum mit isoliert. Ein elektrischer Überschlag zwischen Teilen an den Enden der Vakuumschaltröhre wird somit verhindert bzw. bei normalen Betriebsspannungen die Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Überschlags minimiert.
  • Die wenigstens eine Vakuumschaltröhre kann Isolator-Mantelteile umfassen, insbesondere aus Keramik, und/oder einen räumlich festen elektrischen Kontakt auf einer Seite umfassen, insbesondere einen metallischen Kontaktstab, welche durch Kunststoffschaum eingeschlossen sind, insbesondere vollständig ummantelt sind durch Kunststoffschaum. Die Vorteile sind wie zuvor beschrieben. Durch die Verhinderung von elektrischen Überschlägen sind die Haltbarkeit und Funktionstüchtigkeit des Hochspannungsleistungsschalters sichergestellt bzw. erhöht.
  • Das wenigstens eine Volumen zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre und dem wenigstens einen Gehäuse kann vollständig mit Kunststoffschaum befüllt sein, ausgenommen bewegliche Bereiche der wenigstens einen Vakuumschaltröhre, insbesondere wenigstens ein Faltenbalg und/oder ein beweglicher elektrischer Kontakt auf einer Seite der wenigstens einen Vakuumschaltröhre. Die beweglichen Teile und/oder der Falkenbalg können gekapselt sein, und die Kapselung kann mit Kunststoffschaum umhüllt sein, womit eine Beweglichkeit der Teile durch den Kunststoffschaum nicht eingeschränkt ist, aber eine gute elektrische Isolierung insbesondere gegenüber elektrischen Überschlägen sichergestellt ist.
  • Enden der wenigstens einen Vakuumschaltröhre können jeweils durch eine Abschirmring, insbesondere aus einem Metall und/oder hohlrohrförmig ausgebildet, nach außen hin abgeschirmt sein. Das Volumen zwischen der wenigstens einen Abschirmung und dem wenigstens einen Gehäuse des Hochspannungsleistungsschalters kann mit Kunststoffschaum befüllt sein, insbesondere vollständig befüllt sein. Die Vorteile sind wie zuvor beschrieben.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre in wenigstens einem Gehäuse, insbesondere in einem zuvor beschriebenen Hochspannungsleistungsschalter, umfasst, dass wenigstens ein Volumen zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre und dem wenigstens einen Gehäuse mit Kunststoffschaum befüllt wird.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre in wenigstens einem Gehäuse, insbesondere in einem zuvor beschriebenen Hochspannungsleistungsschalter, gemäß Anspruch 13 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Hochspannungsleistungsschalters gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in der einzigen Figur dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Dabei zeigt die
    • Figur schematisch in Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Hochspannungsleistungsschalter 1 von einer Seite betrachtet, mit einer Vakuumschaltröhre 2 in einem Gehäuse 3, wobei ein Volumen zwischen Vakuumschaltröhre 2 und Gehäuse 3 mit Kunststoffschaum 4 befüllt ist.
  • In der Figur ist schematisch in Schnittansicht ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Hochspannungsleistungsschalter 1, von einer Seite betrachtet dargestellt. Der Hochspannungsleistungsschalter 1 umfasst eine Vakuumschaltröhre 2, welche der Einfachheit halber nur schematisch dargestellt ist, mit einem räumlich festen elektrischen Kontakt 8 bzw. Kontaktstück und einem beweglichen elektrischen Kontakt 9 bzw. Kontaktstück, zum elektrischen Öffnen und Schließen eines Strompfades. Die Kontakte 8, 9 bestehen jeweils aus einem Kontaktteller und einem Kontaktbolzen, welcher das Innere mit dem Äußeren der Vakuumschaltröhre 2, insbesondere jeweils mit einer äußeren elektrischen Anschlussfahne, verbindet. Die Vakuumschaltröhre 2 ist im Inneren evakuiert und nach außen hin über den Außenmantel der Vakuumschaltröhre 2, insbesondere mit Isolator-Mantelteilen 7 z. B. aus Keramik, Faltenbalg und Metallverbindungsstücken bzw. Abschirmelektroden sowie nach außen geführten Kontaktbolzen 8, 9, luftdicht abgeschlossen.
  • Die Vakuumschaltröhre 2 ist insbesondere kreiszylinderförmig ausgebildet, mit einer Längsachse entlang der Längsachse der Kontaktstücke 8, 9 bzw. der Kontaktstückbolzen, wobei ein Kontaktteller jeweils am Ende eines Kontaktstückbolzens im Inneren der Vakuumschaltröhre 2 angeordnet ist. Zwei Kontaktteller liegen sich jeweils mit einer flachen Seite gegenüber, und sind bei geöffnetem Strompfad bzw. ausgeschaltetem Hochspannungsleistungsschalter 1 beabstandet voneinander angeordnet, mit einem Spalt zwischen den z. B. zylinderförmigen Kontakttellern im Vakuum. Das Vakuum ermöglicht eine Unterbrechung des Stromflusses auch bei hohen Spannungen zwischen den Kontaktstücken 8 und 9 bzw. Kontakttellern, insbesondere mit einem Abstand der Kontaktteller im Bereich von Zentimetern, bei Spannungen z. B. im Bereich von bis zu 35 kV. Beim Schließen des Hochspannungsleistungsschalters 1 wird der bewegliche Kontakt 9 bzw. das bewegliche Kontaktstück auf den zweiten, insbesondere festen Kontakt 8 bzw. das feste Kontaktstück zubewegt, bis ein mechanischer und/oder elektrischer Kontakt besteht. Der Strompfad ist geschlossen und der Hochspannungsleistungsschalter 1 ist eingeschaltet. Ströme von z. B. bis zu einigen kA können über die Kontaktstücke 8 und 9, insbesondere verbunden mit äußeren Kontaktfahnen bzw. elektrischen Anschlüssen des Hochspannungsleistungsschalters 1, fließen.
  • Die Vakuumschaltröhre 2 ist zur elektrischen Isolierung von Kontakten 8, 9 nach außen hin, zur Vermeidung von elektrischen Überschlägen, und zum Schutz gegenüber Umwelteinflüssen wie Strahlung, Staub, und Flüssigkeiten wie z. B. Regen- und/oder Kondenswasser, in einem Gehäuse 3 mit einem Überwurf und/oder Kessel 5 angeordnet. Der Überwurf und/oder Kessel 5 ist z. B. in Form eines hohlzylinderförmigen elektrischen Isolators ausgebildet, insbesondere aus Silikon, Keramik und/oder einem Verbundwerkstoff, oder aus einem Metall, insbesondere Stahl, Gusseisen und/oder Aluminium, z. B. hohlzylinderförmig ausgebildet. Bei Verwendung eines Isolators können am äußeren Umfang, der Einfachheit halber in der einzigen Figur nicht dargestellt, schirmförmige, um den Umfang umlaufenden, entlang der Längsachse voneinander beabstandete Rippen verlaufen, welche Kriechströme entlang der Längsachse des Isolators am äußeren Umfang vermeiden bzw. vermindern.
  • Die Vakuumschaltröhre 2 ist räumlich fixiert im Gehäuse 3 bzw. Überwurf und/oder Kessel 5 angeordnet, z. B. gehalten durch hohlzylinderförmige Abschirmungen 6, in deren Inneren z. B. die bolzenförmigen Enden der Kontakte 8, 9 angeordnet sind bzw. an äußere Kontakte des Hochspannungsleistungsschalters 1 elektrisch angeschlossen sind. Das Innere der Abschirmungen 6 kann z. B. durch Grund- und Deckplatten, der Einfachheit halber in der einzigen Figur nicht dargestellt, insbesondere in Verbindung mit der Vakuumschaltröhre 2 gasdicht nach außen hin abgeschlossen sein, und mit einem Isoliergas wie z. B. Clean Air und/oder SF6 befüllt sein. Die kreiszylinderförmige Vakuumschaltröhre 2, der hohlzylinderförmige Überwurf bzw. Kessel 5 und die hohlzylinderförmigen Abschirmungen 6 sind insbesondere koaxial zueinander angeordnet, mit den Abschirmungen 6 an den Enden der Vakuumschaltröhre 2 angeordnet und mit der Vakuumschaltröhre 2 und den Abschirmungen 6 im Inneren des Überwurfs bzw. Kessels 5 angeordnet.
  • Erfindungsgemäß wird ein Spalt bzw. freies Volumen zwischen dem Überwurf bzw. Kessel 5 und der Vakuumschaltröhre 2 sowie insbesondere den Abschirmungen 6, mit Kunststoffschaum 4 aufgefüllt bzw. befüllt, insbesondere vollständig aufgefüllt. Dadurch wird eine elektrische Isolation der Vakuumschaltröhre 2, mit Ausnahme der Anschlüsse, nach außen hin erreicht, sowie der Kontakte 8 und 9 gegeneinander im geöffneten Zustand erreicht, und insbesondere der Abschirmungen 6 gegeneinander erreicht. Die beiden Enden der Vakuumschaltröhre 2 werden außerhalb der Vakuumschaltröhre 2 voneinander isoliert. Weiterhin wird eine mechanisch stabile Anordnung der Vakuumschaltröhre 2 im Überwurf bzw. Kessel 5 ermöglicht, und eine mechanisch stabile Anordnung der Abschirmungen 6 im Überwurf bzw. Kessel 5 und gegenüber der Vakuumschaltröhre 2 wird ermöglicht.
  • Der Kunststoffschaum 4, insbesondere ein isoliergasgefüllter Kunststoffschaum, umfasst z. B. Polyurethan. Der Kunststoffschaum ist oder umfasst insbesondere einen PU- und/oder PUR-Schaum in Form eines Einkomponenten-Schaums, z. B. mit Isocyanat und/oder Polyol. Der Kunststoffschaum ist oder umfasst alternativ oder zusätzlich insbesondere einen PU- und/oder PUR-Schaum in Form eines Zweikomponenten-Schaums, z. B. mit einem Polyisocyanat und/oder Polyol mit Vernetzer und/oder Härter. Als Isoliergas umfasst ein isoliergasgefüllter Kunststoffschaum z. B. SF6 und/oder Clean Air.
  • Das Gehäuse 3, welches insbesondere luftdicht nach außen hin abgeschlossen ist, insbesondere als Überwurf und/oder Kessel 5, ist z. B. auf einem Träger mit Antrieb gehalten bzw. montiert, welcher der Einfachheit halber in der einzigen Figur nicht dargestellt ist. Der Antrieb treibt über Elemente einer kinematischen Kette, wie z. B. einem Getriebe und/oder einer Antriebsstange, das bewegliche Kontaktstück bzw. den beweglichen Kontakt 9 an, welcher an der Vakuumschaltröhre 2 insbesondere über wenigstens einen Faltenbalg beweglich geführt ist, und durch die insbesondere hohlzylindrische Abschirmung 6, welche z. B. mit einem Isoliergas gefüllt ist, beweglich im Gehäuse 3 angeordnet ist. Der Kunststoffschaum 4 ist im Bereich der Abschirmung 6 des beweglichen Kontakts 9, nur zwischen Überwurf und/oder Kessel 5 und Abschirmung 6 angeordnet. Im Bereich der Abschirmung 6 eines festen Kontakts 8 kann der Kunststoffschaum nur zwischen Überwurf und/oder Kessel 5 und Abschirmung 6 angeordnet sein, oder zusätzlich auch die Abschirmung 6 im Inneren ausfüllen bzw. innen angeordnet sein, da das feste Kontaktstück 8 nicht bewegt werden muss. Es kann auf dieser Seiter der Vakuumschaltröhre 2 auch auf eine Abschirmung 6 verzichtet werden, wobei die Vakuumschaltröhre 2 im Gehäuse 3 durch den Kunststoffschaum ausreichend fixiert ist. Letztere Ausführungsformen des Hochspannungsleistungsschalters 1 sind der Einfachheit halber in der einzigen Figur nicht dargestellt.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. die Vakuumschaltröhre 2, das Gehäuse 3 mit Überwurf und/oder Kessel 5, und/oder die Abschirmung 6 jeweils eine Kreisfläche einschließen, d. h. die Schnittfläche senkrecht zur Längsachse ist kreisförmig. Alternativ können die Vakuumschaltröhre 2, das Gehäuse 3 mit Überwurf und/oder Kessel 5, und/oder die Abschirmung 6 jeweils eine andere Fläche, z. B. eine elliptische Fläche einschließen. Das Gehäuse 3, und insbesondere der Überwurf und/oder Kessel 5, können aus einem Teil oder mehreren Teilen ausgeführt sein, und einen Isolator und/oder Leiter, insbesondere Metalle wie z. B. Stahl, Aluminium, und/oder Kupfer umfassen, und/oder daraus bestehen. Im Gehäuse 3 können eine oder mehr Vakuumschaltröhren 2 angeordnet sein, insbesondere in Reihe und/oder parallel geschaltet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Hochspannungsleistungsschalter
    2
    Vakuumschaltröhre
    3
    Gehäuse
    4
    Kunststoffschaum
    5
    Überwurf und/oder Kessel
    6
    Abschirmung
    7
    Isolator-Mantelteile
    8
    räumlich fester elektrischer Kontakt
    9
    beweglicher elektrischer Kontakt
  • 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
    • EP 0102317 A2 [0004]

Claims (13)

  1. Hochspannungsleistungsschalter (1) mit wenigstens einer Vakuumschaltröhre (2), welche in wenigstens einem Gehäuse (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Volumen zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre (2) und dem wenigstens einen Gehäuse (3) mit Kunststoffschaum (4) befüllt ist.
  2. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffschaum (4) einen isoliergasgefüllten Kunststoffschaum (4) umfasst und/oder ein isoliergasgefüllter Kunststoffschaum (4) ist.
  3. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliergas SF6 und/oder Clean Air ist und/oder umfasst.
  4. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffschaum (4) Polyurethan umfasst, insbesondere ein PU- oder PUR-Schaum in Form eines Einkomponenten-Schaums, insbesondere umfassend Isocyanat und/oder Polyol, und/oder eines Zweikomponenten-Schaums, insbesondere umfassend ein Polyisocyanat und/oder Polyol mit Vernetzer und/oder Härter.
  5. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) einen Überwurf und/oder Kessel (5) umfasst, insbesondere einen mechanisch stabilen und/oder feuchtigkeitsundurchlässigen Überwurf und/oder Kessel (5).
  6. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) aus einem Isolator, insbesondere Keramik und/oder Silikon besteht, oder einen Isolator, insbesondere Keramik und/oder Silikon umfasst.
  7. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vakuumschaltröhre (2) kreiszylinderförmig ausgebildet ist und das Gehäuse (3) hohlzylinderförmig ausgebildet ist, mit einer kreisrunden Grundfläche, wobei die wenigstens eine Vakuumschaltröhre (2) in dem Gehäuse (3) koaxial angeordnet ist.
  8. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Volumen zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre (2) und dem wenigstens einen Gehäuse (3), welches mit Kunststoffschaum (4) befüllt ist, entlang der Länge der Vakuumschaltröhre (2) über die Vakuumschaltröhre (2) hinaus ragt, insbesondere auf beiden Seiten der Vakuumschaltröhre (2).
  9. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vakuumschaltröhre (2) Isolator-Mantelteile (7) umfasst, insbesondere aus Keramik, und/oder einen räumlich festen elektrischen Kontakt (8) auf einer Seite umfasst, insbesondere einen metallischen Kontaktstab, welche durch Kunststoffschaum (4) eingeschlossen sind, insbesondere vollständig ummantelt sind durch Kunststoffschaum (4).
  10. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Volumen zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre (2) und dem wenigstens einen Gehäuse (3) vollständig mit Kunststoffschaum (4) befüllt ist, ausgenommen bewegliche Bereiche der wenigstens einen Vakuumschaltröhre (2), insbesondere wenigstens ein Faltenbalg und/oder ein beweglicher elektrischer Kontakt (9) auf einer Seite der wenigstens einen Vakuumschaltröhre (2).
  11. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Enden der wenigstens einen Vakuumschaltröhre (2) jeweils durch eine Abschirmring (6), insbesondere aus einem Metall und/oder hohlrohrförmig ausgebildet, nach außen hin abgeschirmt sind.
  12. Hochspannungsleistungsschalter (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen zwischen der wenigstens einen Abschirmung (6) und dem wenigstens einen Gehäuse (3) des Hochspannungsleistungsschalters (1) mit Kunststoffschaum (4) befüllt ist, insbesondere vollständig befüllt ist.
  13. Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre (2) in wenigstens einem Gehäuse (3), insbesondere in einem Hochspannungsleistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Volumen zwischen der wenigstens einen Vakuumschaltröhre (2) und dem wenigstens einen Gehäuse (3) mit Kunststoffschaum (4) befüllt wird.
DE102020205608.0A 2020-05-04 2020-05-04 Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre mit Kunststoffschaum Pending DE102020205608A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020205608.0A DE102020205608A1 (de) 2020-05-04 2020-05-04 Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre mit Kunststoffschaum
PCT/EP2021/060367 WO2021224006A1 (de) 2020-05-04 2021-04-21 Hochspannungsleistungsschalter und verfahren zum isolieren wenigstens einer vakuumschaltröhre mit kunststoffschaum
EP21725034.9A EP4128304A1 (de) 2020-05-04 2021-04-21 Hochspannungsleistungsschalter und verfahren zum isolieren wenigstens einer vakuumschaltröhre mit kunststoffschaum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020205608.0A DE102020205608A1 (de) 2020-05-04 2020-05-04 Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre mit Kunststoffschaum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020205608A1 true DE102020205608A1 (de) 2021-11-04

Family

ID=75904869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020205608.0A Pending DE102020205608A1 (de) 2020-05-04 2020-05-04 Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre mit Kunststoffschaum

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4128304A1 (de)
DE (1) DE102020205608A1 (de)
WO (1) WO2021224006A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1191664A (en) 1966-06-07 1970-05-13 Reyrolle & Company Ltd Improvements relating to Vacuum Switches
EP0102317A2 (de) 1982-08-31 1984-03-07 Siemens Aktiengesellschaft Vakuumschaltröhre mit schraubenlinienförmiger Strombahn
DE8403264U1 (de) 1984-02-04 1984-05-10 Calor-Emag Elektrizitäts-Aktiengesellschaft, 4030 Ratingen Gekapselter Schalter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9314754U1 (de) * 1993-09-27 1994-03-03 Siemens Ag Vakuumschaltröhre mit einer gegen Innendruck beständigen Kapselung
US6198062B1 (en) * 1999-05-17 2001-03-06 Joslyn Hi-Voltage Corporation Modular, high-voltage, three phase recloser assembly

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1191664A (en) 1966-06-07 1970-05-13 Reyrolle & Company Ltd Improvements relating to Vacuum Switches
EP0102317A2 (de) 1982-08-31 1984-03-07 Siemens Aktiengesellschaft Vakuumschaltröhre mit schraubenlinienförmiger Strombahn
DE8403264U1 (de) 1984-02-04 1984-05-10 Calor-Emag Elektrizitäts-Aktiengesellschaft, 4030 Ratingen Gekapselter Schalter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021224006A1 (de) 2021-11-11
EP4128304A1 (de) 2023-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19519301A1 (de) Trenner für eine metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsschaltanlage
DE102005032709A1 (de) Elektrisches Schaltgerät sowie Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Schaltgerätes
DE4420524A1 (de) Metallgekapselte gasisolierte Schaltanlage
EP3375003B1 (de) Anordnung und verfahren zum führen einer schaltstange eines hochspannungs-leistungsschalters
US10984926B2 (en) Support structure and layout for a HVDC disconnector
WO2004093276A2 (de) Erdungsschalter mit einem bewegbaren kontaktstück
DE102006040037A1 (de) Anschlussbaustein mit einem Kapselungsgehäuse
EP0678952A1 (de) Trenner für eine metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsschaltanlage
DE102020205608A1 (de) Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Isolieren wenigstens einer Vakuumschaltröhre mit Kunststoffschaum
EP3698386A1 (de) Hochspannungsleistungsschalter und verfahren zum haltern einer vakuumschaltröhre in dem hochspannungsleistungsschalter
DE10219299B3 (de) Einpolig gekapselte und gasisolierte Schaltanlage
EP3698389A1 (de) Hochspannungsleistungsschalter und verfahren zum elektromagnetischen abschirmen einer vakuumschaltröhre in einem isolator
EP0920705B2 (de) Lastschalter
WO2022069202A1 (de) Hochspannungsgerät und verfahren zur erhöhung der dielektrischen festigkeit in dem hochspannungsgerät
EP4197073A1 (de) Beschichteter leiter in einem hochspannungsgerät und verfahren zur erhöhung der dielektrischen festigkeit
WO2004109878A2 (de) Trennschalteranordnung
DE102017206737A1 (de) Überwurfgehäuse für und Verfahren zur Herstellung von Vakuumröhren-Hochspannungsleistungsschaltern
DE102022210985A1 (de) Basismodul für Hochspannungs-Schaltgeräte mit Vakuumschaltröhren und Hochspannungs-Schaltgerät mit dem Basismodul
DE102017214451A1 (de) Vakuum-Schaltkammer für einen Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Aufbau der Vakuum-Schaltkammer
DE19701766C1 (de) Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Kapselungsgehäuse
DE102006031219A1 (de) Leistungsschalter mit einem Gehäuse
DE2202401B2 (de) Gekapselte gasisolierte Hochspannungsleitung
DE102020210183A1 (de) Hochspannungsleistungsschalter und Verfahren zum Herstellen eines Hochspannungsleistungsschalters
DE102020202530A1 (de) Elektrisches Betriebsmittel und Verfahren zum Schalten eines elektrischen Betriebsmittels
DE102019209875A1 (de) Schalteinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS ENERGY GLOBAL GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE