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Gekapselte Schaltanlage für Mittel- und Hochspannung Bei einer bekannten
Vollisolierung sind untei Spannung stehende Teile, beispielsweise langgestreckte
Leitungen, wie etwa Sammelschienen u. dgl., konzentrisch in röhrenförmigen Behältern
untergebracht. Der kaum zwischen dem Stromleiter und dem geerdeten Behälter ist
mit einer hochwertigen Isolation ausgefüllt. Als Isolation kann Luft mit höherem
Druck oder öl verwendet werden. Da solche Behälter nur in begrenzter
- Länge hergestellt werden können, eine vollständige Schaltanlage aber aus
einer großen Zahl solcher Behälter zusammengesetzt ist, erfordert diese Bauform
die Verlegung zahlreicher Luft- bzw. ölleitungen innerhalb der Schaltanlage, damit
jeder einzelne Behälter nach der Montage oder nach einer Reparatur mit dem Isoliermittel
gefüllt werden kann. Diese Bauform erfordert außerdem überwachungseinrichtungen
für den Luftdruck innerhalb der Behälter, weil davon die Isoherfestigkeit entscheidend
abhängt. Wird Öl verwendet, so müssen Ölüberwachungseinrichtungen vorgesehen
sein, weil das öl über längere Zeit altert und sich damit seine Isoliereigenschaften
verringern. Der Aufwand ist also recht beträchtlich.
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Es ist daher auch schon eine andere Bauform der Vollisolierung bekannt,
bei der die meist röhrenförmigen Behälter für die einzelnen Phasenleiter mit Gießharz
gefüllt sind. Bei dieser Bauform ergibt sich ein Fugenproblem, das besondere Schwierigkeiten
bereitet. Dort wo zwei Behälter aneinanderstoßen, entsteht eine Fuge, die natürlich
in radialer Richtung vom Leiter zur Behälterwand die gleiche elektrische Festigkeit
aufweisen muß wie an anderer Stelle im Behälter selbst. Um diese elektrische Festigkeit
herzustellen, hat man die Fugen schräg gelegt, so daß die Gießharzfüllungen an der
Stoßstelle gleichsam trichterförmig ineinandergreifen. Durch diese Bauform wird
aber der Ausbau einzelner Anlagenteile sehr erschwert. Außerdem muß die Fuge auf
ihrer ganzen Länge nach der Montage mit einem Isoliermittel ausgefüllt werden, das
eine ähnliche Dielektrizitätskonstante hat wie das Material, aus dem die Vollisolierung
besteht. Bei der Ausfüllung der Fugen muß peinlichst darauf geachtet werden, daß
keine Luft- oder Gaseinschlüsse entstehen. Sind solche Luft- oder Gaseinschlüsse
vorhanden, so ergeben sie Störschichten, die infolge der hohen Feldbeanspruchung
schon bei Betriebsspannung glimmen und dadurch die benachbarte feste Isolation allmählich
zerstören.
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Andererseits ist auch die sogenannte Teilisolierung bekanntgeworden.
Dabei ist der Leiter mit einer Schicht eines festen Isoliermaterials umhüllt, deren
Isolierfestigkeit größer ist als die einer gleich starken Luftschicht, aber geringer
als die eines geerdeten Kabels. Die Schicht des festen Isoliermaterials nimmt also
nicht die volle Spannung auf. Vielmehr ist zur Isolierung gegenüber einem anderen
Phasenleitet oder gegenüber Erde ein gewisser Luftabstand erforderlich. Zur Isolierung
gegen Erde, beispielsweise an Befestigungsstellen, sind zusätzliche Isolationsmittel
erforderlich. Trotzdem hat sich diese Teilisolierung eingeführt, weil die Kosten
erheblich niedriger liegen als bei vollisolierten Anordnungen der eingangs erwähnten
Art und weil die Leiterverlegung meist ohne Schwierigkeiten so vorgenommen werden
kann, daß die zusätzlich benötigten Luftabstände zur Verfügung stehen.
Immerhin sind diese Luftabstände wesentlich kleiner als bei der Verlegung
blanker Leiter, z. B. blanker Sammelschienen.
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Es ist auch schon eine metallgekapselte Schaltanlage für Mittel- und
Hochspannung vorgeschlagen, bei der jede Phase für sich durch ein im wesentlichen
zylindrisches Metallgehäuse umkapselt ist. Die Isolation wesentlicher Anlagenteile,
wie beispielsweise der Sammelschienen, der Verbindungsleitungen und der Trennschalter,
besteht nach dem Gedanken der Teilisolation aus einer Kombination von Luft oder
Gas und festem Isolierstoff, und die Dicke der Isolierschicht beträgt nur einen
Bruchteil der Dicke der Luftschicht.
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Die Erfindung betrifft eine gekapselte Schaltanlage für Mittel- und
Hochspannung, bei der jede Phase für sich in einem rohrförmigen Metallbehälter untergebracht
und mit einer Isolierung in der Weise versehen
ist, daß sowohl
der Leiter als auch die Behälterinnenwand mit einer nicht für die volle Höhe der
Spannung gegen Erde ausreichenden festen Isolierschicht bekleidet sind, zwischen
denen sich eine mehrfach größere Isolierstrecke aus Luft oder einem anderen Isoliergas
befindet. Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß an der Verbindungsstelle
zwischen im Leitungszug aneinandergereihten rohrförmigen Behältern und auch bei
in der Längsrichtung geteilten Behältern in den zwischen den festen Isolierschichten
entstehenden Fugen ein elastischer Isolierstoff eingefügt ist. Dadurch wird erreicht,
daß im Bereich der Fugen in Richtung vom Stromleiter zwischen geerdeten Behältern
eine Hintereinanderschaltung verhältnismäßig dünner Schichten aus festem Isolierstoff
mit einer vielfach dickeren Luftschicht vorhanden ist. In der Regel handelt es sich
dabei um eine Hintereinanderschaltung in radialer Richtung vom Stromleiter zum Behälter.
Es sind aber auch Ausführungen mit überlappungsfugen denkbar, die in Achsrichtung
liegen, bei denen aber ebenfalls durch die angegebene Lösung eine Hintereinanderschaltung
von Schichten aus festem Isolierstoff und Luft erreicht wird. Auf diese Weise ist
eine einfache und mit geringeren Kosten verbundene Mög-
lichkeit zur Beherrschung
des Fugenproblems geschaffen. Außerdem wird die Ausbaufähigkeit einzelner Behälter
erleichtert. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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In den Zeichnungen F i g. 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung für verschiedene Leiteranordnungen schematisch dargestellt.
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Die F i g. 1 zeigt die Zusammenfügung zweier röhrenförmiger
Behälter 1 und 2, in deren Achse ein Phasenleiter angeordnet ist. Die Behälter
1 und 2 sind in dem Beispiel mit Flanschen versehen, die durch Schrauben
3 verbunden sind. An der Innenwand jedes Behälters befindet sich eine nicht
allzu starke Schicht 4 bzw. 5 aus einem festen Isoliermaterial. Konzentrisch
in dem röhrenförmigen Behälter ist der Stromleiter 6 angeordnet, der beispielsweise
kreisrunden Querschnitt besitzt. Er findet seine Fortsetzung in einem gleichartigen
Leiter 7. Auf die Art der Verbindung dieser beiden Leiter wird später einge-"angen.
a Auch die Stromleiter 6, 7 sind mit einer festen Isolierschicht
8 bzw. 9 umhüllt. Durch die bisher beschriebene Bauform wird eine
Teilisolation geschaffen, die beispielsweise ausgehend von dem Leiter
6 in radialer Richtung zum Behälter aus der Isolierschicht 8, einer
Luftschicht 10 und einer Isolierschicht 4 besteht. Die Luftschicht
10 ist mehrfach größer als jeder der beiden Isolierschichten. Wesentlich
dabei ist, daß eine im Vergleich zu dem festen Isoliermaterial wesentlich stärkere
Luftschicht vorhanden ist, die zur Isolierung mit herangezogen wird. Dadurch ergibt
sich eine sehr viel niedrigere elektrische Beanspruchung der Schichten als bei der
eingangs erwähnten Vollisolierung. Wenn man voraussetzt, daß es sich um eine
110 kV-Leitung handelt, i dann entfällt auf die Isolierschichten 4 bzw.
8 zusammen eine Spannung von etwa 10 kV. Auf die Luftstrecke
10 dagegen entfällt eine Spannung von etwa 100 kV. Der wesentliche
Anteil der Betriebsspannung wird also von der Luftstrecke übernommen. i Bei der
Zusammenfügung in der angegebenen Art entsteht eine Verbindungsstelle sowohl am
Leiter als auch am Behälter, die in radialer Richtung natürlich die gleiche elektrische
Festigkeit aufweisen muß. Wegen der Verwendung der Teilisolierung läßt sich diese
Verbindungsstelle in einfacher Weise ausbilden. So wird zu dem Zweck zwischen die
benachbarten Isolierschichten 8 und 9 auf dem Stromleiter ein Ring
11 aus einem elastischen Isoliermaterial eingefügt und gegebenenfalls mit
entsprechendem Druck zu-' sammengepreßt. Ferner ist zwischen die Flansche der Behälter
1 und 2 ein Ring 12 aus elastischem Isolierstoff dort eingefügt, wo die Isolierschichten
4 und 5
zusammenstoßen. Auch diese Isolierschicht wird durch Anwendung entsprechenden
Drucks zusammengepreßt. Somit ist auch im Bereich der Verbindungsstelle entsprechend
dem Charakter der Teilisolierung eine Hintereinanderschaltung verhältnismäßig dünner
Schichten aus festem Isoliermaterial mit einer vielfach dickeren Luftschicht vorhanden.
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Die Einfachheit dieser Lösung beruht auf der Tatsache, daß bei Anwendung
der Teilisolierung, d. h. bei der Reihenschaltung von Schichten aus Luft
und festem Isoliermaterial, die elektrische Feldbeanspruchung sehr gering ist, so
daß etwa vorhandene Lufteinschlüsse innerhalb der Fugenabdichtung eine so geringe
elektrische Beanspruchung aufweisen, daß ein Glimmen nicht eintritt.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 2 dargestellt.
Es handelt sich wieder um Behälter 1, 2, die mittels Flansche und Schrauben
3
miteinander verbunden werden und an ihrer Innenwand Isolierschichten 4,
5 tragen. Die Stromleiter 6,
7 sind an der Stoßstelle mit Gewinde
versehen und durch eine Schraubverbindung nach Art einer Überwurfmutter 20 miteinander
verbunden. Die auf den Stromleitern angebrachten Isolierschichten 8, 9 enden
kurz vor dem Gewindeansatz. Die Verbindungsstelle selbst ist also blank. An dieser
Stelle muß die notwendige elektrische Festigkeit hergestellt werden, was dadurch
geschieht, daß auf Ringe 21, 22 aus festem Isolierstoff eine Hülse 23 aus
Isolierstoff aufgeschoben wird. Dabei kann es auch hier angebracht sein, einen entsprechenden
Druck anzuwenden. Im übrigen ist zwischen den Flanschen der Behälter wieder die
schon erwähnte Isolierschicht 12 vorhanden. Das Beispiel zeigt, daß nicht nur Fugen
in radialer Richtung, sondern auch überlappungsfugen vorhanden sein können, die
zum Teil in Achsrichtung liegen. Auch in diesem Fall ist aber ausgehend vom Stromleiter
in Richtung zum Behälter eine Hintereinanderschaltung von Schichten aus festem Isoliermaterial
und Luft vorhanden.
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Es kann beim Aufbau von Schaltanlagen in derart gekapselter Ausführung
gelegentlich auch notwendig sein, einen Behälter in der Achsrichtung zu teilen.
Eine solche Ausführungsform ist in F i g. 3 dargestellt. Der Stromleiter
30 ist im Sinne- der Teilisolierung mit einer Isolierschicht 31 umhüllt.
Der den Leiter einhüllende Behälter ist zweiteilig und besteht aus den Teilen
33 und 33'. die in der gezeichneten Weise mit Flanschen versehen und
durch Schrauben zusammengehalten sind. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine
besonders leichte Ausbaumöglichkeit, weil die Behälterteile nach links und rechts
in einfacher Weise abgenommen werden können. Beide Behälterteile 33, 33'
sind an der Innenseite mit einer festen Isolierschicht 34 versehen. An der Teilfuge
kann die notwendige Isolierfestigkeit durch Einlegen von Streifen 35 aus
elastischem Isolierstoff hergestellt werden.