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Metallgekapselte Hochspannungssehaltanlage Die Erfindung befaßt sich
mit einer metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage, deren Hochspannung führende
Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtein Isoliermaterial, vorzugsweise aus Gießharz,
versehen sind. Zur Belüftung und/oder Entlüftung der Teile im Inneren der Umhüllung,
z. B. zur Ab-
fuhr von Schaltgasen aus den Schaltkammern von Leistungsschaltern,
ist es notwendig, einen oder mehrere Kanäle durch die Umhüllung von den Hochspannung
führenden Teilen zu der ini allgemeinen geerdeten Metallkapselung zu führen. Um
hierbei längs der Kanäle die erforderliche elektrische Festigkeit, beispielsweise
einen ausreichenden Kriechweg, zu erhalten, hat man die Umhüllung im Bereich der
Kanäle verstärkt und dadurch den Kanal verlängert. Diese geradlinige Verlängerung
der Kanäle führt: aber zu Ausbuchtungen an der Schaltanlage, die unerwünscht viel
Raum beanspruchen.
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Man hat ferner versucht, durch eine Spannungssteuerung die erforderliche
Länge der Kanäle herabzusetzen. Eine sichere Festlegung der Spannung längs des Kanals
erfordert aber aufwendige Steuermittel. Dies gilt besonders dann, wenn mit einer
Verschmutzung der Kanäle zu rechnen ist. Werden die Kanäle z. B., wie erwähnt, zur
Entlüftung von Schaltkammem für Leistungssehalter verwendet, dann können die aus
diesen Kanälen austretenden Schaltgase, die Metalldämpfe oder Kohlenstoff mit sich
führen, eine leitende Schicht im Inneren des Kanals ablagern. Dadurch können unter
ungünstigen Umständen Überschläge eingeleitet werden, zumal eine Reinigung der bekannten
Kanäle, wenn überhaupt, dann nur mit großen Schwierigkeiten möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird ein Kanal von den insbesondere wendelförmig verlaufenden
Rillen eines nachgiebigen (plastischen oder elastischen) Isolierstoffkörpers gebildet,
der in eine Bohrung der Umhüllung eingesetzt ist. Dadurch wird eine leichte Überwachung
und Reinigung des Kanals ermöglicht. Der Isolierstoffkörper wird zu diesem Zweck
aus der BohrungderUmhüllungherausgenommen. Dann liegen die den Kanal bildenden Rillen
frei. Soweit die Bohrung in der Umhüllung selbst einen Teil der Kanalwand bildet,
kann sie ebenfalls leicht gereinigt werden, da sie einen weitaus größeren Querschnitt
besitzt als der Kanal.
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Außerdem ist es bei der Erfindung ohne weiteres möglich, Kanäle mit
einerwesentlichgrößerenLänge als der Abstand zwischen Hochspannung führenden Teilen
und der Umhüllung, z. B. wendelförmige Kanäle, auch solche mit einem sehr kleinen
Querschnitt, herzustellen. Die Rillen können z. B. durch Drehen, Gießen oder Pressen
des Isolierstoffkörpers hergestellt werden. In der Umhüllung wird nur eine glatte
Bohrung benötigt. Die Bohrung kann im einfachsten Falle bereits beim Gießen der
Umhüllung durch einen Kein in der Gußform erhalten werden.
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Um einen einwandfreien dichten Sitz des Isolierstoffkörpers in der
Umhüllung zu erhalten und Spalten zu vermeiden, in denen ein Glimmen auftreten könnte,
empfiehlt es sich, den Isolierstoffkörper und die Bohrung zuzuspitzen. Besonders
vorteilhaft ist eine konische Ausbildung. Der Winkel des Konus kann verhältnismäßig
klein sein und beispielsweise 5 bis 101' betragen. Darüber hinaus ist es
zweckmäßig, den Isolierstoffkörper mit einem leichten ölfilm. einzusetzen.
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Um einen gleichmäßig dichten Sitz des Isolierstoffkörpers in der Umhüllung
auch bei den z. B. durch Temperaturschwankungen verursachten Ausdehnungen der Umhüllung
zu sichern, kann der Isolierstoffkörper unter der Wirkung einer Feder stehen. Die
Feder sorgt für einen vorgegebenen Anpreßdruck. Man kann aber auch solche Isolierstoffe
verwenden, die selbst genügend elastisch sind, um bei Temperaturschwankungen auftretende
Ausdehnungen auszugleichen.
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Bei sehr hohen Anforderungen an die elektrische Festigkeit im Bereich
des Kanals kann man den Isolierstoffkörper in ein Isolierstoffrohr einsetzen, das
seinerseits so in die Umhüllung eingefügt ist, daß ein Ringraum entsteht. Dieser
Ringraum kann mit Isolierflüssigkeit ausgefüllt werden. In diesem Fall kann
man den Isolierstoffkörper in der Fabrik in das Rohr einsetzen und die Anordnung
dann als Ganzes auf ihre elektrische Festigkeit hin prüfen. Beim Einbau der Anordnung
in die Umhüllung können wegen der Isolierflüssigkeit keine zusätzlichen Spalten
entstehen.
Bei der Wartung kann der Isolierstoffkörper
zusammen mit dem Rohr ausgewechselt werden.
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Da der Kanal bei der Erfindung zweckmäßig einen verhältnismäßig kleinen
Querschnitt aufweist, empfiehlt es sich, an dem im Inneren der Umhüllung liegenden
Ende ein Ventil oder Filter vorzusehen. Durch ein Ventil kann z. B. bei einem Belüftungskanal
unterbunden werden, daß der Kanal durch unter überdruck stehende Schaltgase verschmutzt
wird. Für einen Entlüftungskanal wird man in diesem Fall ein Filter vorsehen. Ein
Filter ist ferner dann vorteilhaft, wenn der Kanal zur Belüftung einer Anlage dient,
die in staubiger Atmosphäre aufgestellt ist. Das Filter wird in diesem Fall auf
der Außenseite der Umhüllung vorgesehen.
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Zur Erläuterung der Erfindung werden ün folgenden zwei Ausführungsbeispiele
an Hand der Zeichnung beschrieben. Für übereinstimmende Teile werden gleiche Bezugszeichen
verwendet.
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Mit 1 ist ein Hochspannung führender Metallteil einer Hochspannungsschaltanlage
bezeichnet, der mit einer Gießharzumhüllung 2 isoliert ist. Der Metallteil
1 bildet beän Ausführungsbeispiel die Wand der Schaltkammer eines nicht näher
dargestellten Leistungsschalters. Außen auf der Umhüllung 2 sitzt eine Metallkapselung
3. Die Metallkapselung ist geerdet, wie bei 4 angedeutet ist.
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Wie F i g. 1 zeigt, ist in der Umhüllung 2 eine Bohrung
6 vorgesehen, in die ein Isolierstoffkörper 7
dicht eingesetzt ist.
Der Isolierstoffkörper 7 besteht aus einem elastischen Isolierstoff, beispielsweise
aus flexibilisiertem Gieftarz. Er ist ebenso wie die Bohrung 6 konisch ausgebildet.
Der Flankenwinkel,% beträgt etwa 61.
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Der Isolierstoffkörper ist an seinem Umfang mit Rillen 8 versehen,
die in Form eines eingängigen WendeIs verlaufen. Die Rillen haben einen halbkreisförmigen
Querschnitt. Der Durchmesser des Halbkreises beträgt 2 mm. Die Rillen
8 bilden zusammen mit der Wand der Bohrung 6 einen Kanal, der von
dem Hochspannung führenden Teil 1 durch die Umhüllung 2 in den Bereich der
geerdeten Kapselung 3 führt. Der Kanal dient zur Belüftung der Schaltkammer.
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Das untere Ende 10 des Isolierstoffkörpers 7 ragt in
eine Ausnehmung 11 des Metallteiles 1. Unterhalb der Ausnehmung
11 ist ein Rückschlagventil 12 angeordnet, das aus einer Kugel
13 und einem Kugelsitz 14 besteht. Das Ventil steht über eine kleine Bohrung
15 mit dem Inneren 16 der Schaltkammer in Verbindung. Das obere Ende
22 des Isolierstoffkörpers 7 steht ebenfalls aus der Umhüllung 2 vor und
ragt in einen rohrförmigen, der Umhüllung abgekehrten Vorsprung 26 der Metallkapselung
3. In das obere Ende 22 des Isolierstoffkörpers 7 ist ein Schraubenbolzen
20 eingelassen. Der Bolzen ist von einer Schraubenfeder 21 umgeben, die sich mit
dem unteren Ende gegen die Oberseite 22 des Isolierstoffkörpers 7 abstätzt.
Das obere Ende der Feder stützt sich gegen ein Filtergehäuse 24 ab, das mit einem
Gewinde 25 in den Vorsprung 26 eingeschraubt ist. Die Feder 21 sorgt
dafür, daß der Isolierstoffkörper7 stets mit ausreichendemDruck dicht in der Bohrung
6 sitzt.
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Im Filtergehäuse 24 ist ein Staubfilter 27 untergebracht. Das
Staubfilter besteht aus mehreren konzentrischen Zylindern aus einem fein vermaschten
Stoff. Die Zylinder sind mit Hilfe eines Schraubdeckels 28 festgelegt, der
in ein Gewinde 29 des Filtergehäuses eingeschraubt ist.
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Durch eine Bohrung 30 des Filtergehäuses kann bei einem Unterdruck
irn Inneren 16 der Schaltkammer Luft eintreten. Die Luft gelangt durch das
Filter, wo sie vom Staub befreit wird, und einen ringförinigen Kanal 31 in
den Raum 32 innerhalb des Vorsprunges 26. Dort tritt die Luft in den
durch die Rillen 8 des Isolierstoffkörpers 7 gebildeten Kanal ein
und gelangt dann durch die Ausnehmung 11
am unteren Ende des Isolierstoffkörpers
und das Rückschlagventil 12 in das Innere 16 der Schaltkammer.
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Wie aus der F i g. 1 -ohne weiteres ersichtlich ist, wird durch
die Wendelform der Rillen eine wesentlich größere Länge des Kanals erreicht als
der Ab-
stand zwischen den Metallteilen 1 und 3 ausmacht. Statt
in Wendelform können die Rillen auch in Zick-Zack-Forni geführt sein oder mäanderförinig
verlaufen, wodurch sich ebenfalls bei kleinem Raumbedarf eine große Länge des Kanals
erreichen läßt. Solche Formen lassen sich durch Pressen ohne Schwierigkeiten herstellen.
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Für den Fall, daß trotz der großen Länge des Kanals infolge von Verschmutzung
mit einer Verschlechterung der elektrischen Festigkeit längs des Kanals zu rechnen
ist, kann der Isolierstoffkörper7 nach dem Abschrauben des Filtergehäuses24 nach
oben ausgebaut werden. Zum Herausnehmen kann auf das Gewinde 35 des Bolzens
20 eine öse od. dgl. aufgeschraubt werden, womit der Isolierstoffkörper7 aus der
Bohrung 6 herausgezogen wird. Wenn der Körper 7 herausgezogen ist,
sind die Rillen 8 frei zugänglich. Sie können genau überprüft und erforderlichenfalls
gereinigt werden. Nach dem Ausbau des Körpers 7 kann auch das Innere der
öffnung 6 mit einem geeigneten Werkzeug gesäubert werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 besitzt der Isolierstoffkörper
7 eine zylindrische Form und ist in ein zylindrisches, zweckmäßigerweise
durchsichtiges Isolierstoffrohr 37 eingesetzt. Der Zusammenbau von Isolierstoffkörper
und Rohr erfolgt durch Kleben und/oder Aufschrumpfen in der Fabrik und wird durch
eine elektrische Prüfung kontrolliert. Der Körper 7 wird dann zusammen mit
dem Rohr 37
in die öffnung 6 in die Umhüllung 2 eingelassen. Der Innendurchmesser
der Bohrung 6 ist in diesem Fall, wie die F i g. 2 zeigt, größer als
der Außendurchmesser des Rohres. Dadurch entsteht ein Ringraum 38. Der Ringraum
ist an der unteren Stirnseite des Rohres 37 mit einer Dichtung
39 verschlossen und bis zum Spiegel 40 mit Isolieröl gefüllt. Dadurch ist
die Möglichkeit ausgeschlossen, daß beim Einbau in die Umhüllung 2 zusätzliche Spalten
od. dgl. entstehen, die die elektrische Festigkeit verringern. Vielmehr ist für
die gesamte Anordnung im Bereich des Isolierstoffkörpers zwischen den Metallteilen
1 und 3
die gleiche Festigkeit gewährleistet, wie sie für den mit dem
Rohr 37 zusammengebauten Isolierstoffkörper 7 erreicht und geprüft
wurde.
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Der Verlauf der Luftströmung bei Belüftung der Schaltkammer ist der
gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. Die Luft tritt bei
29 in das Filtergehäuse 24 ein. Sie durchströmt das Filter 27 und
tritt durch die Bohrung 31 des Filtergehäuses in den Raum 32 zwischen
dem unteren Ende des Filtergehäuses und dem oberen Ende des Isolierstoffkörpers
7. Von dort kann die Luft durch den
von den Rillen
8 gebildeten Kanal in den Raum 11
am unteren Ende des Isolierstoffkörpers
7 und weiter in das Innere 16 der Schaltkamräer gelangen. Bei Entlüftung
verläuft die Strömung umgekehrt, wie ohne weiteres ersichtlich ist.