DE1513484A1

DE1513484A1 - Electric device

Info

Publication number: DE1513484A1
Application number: DE19651513484
Authority: DE
Inventors: Kessler Dr-Ing Claus; Gustav Schmalz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-07-05
Filing date: 1965-07-05
Publication date: 1969-11-06

Description

Elektrisches Gerät Elekt--ische Geräte für Hochspannung, insbesondere Überspannungsableiter, besitzen häufig ein geschlossenes Gehäuse, das aus Isolierstoff- und Metallteilen zusammengesetzt ist. Die Isolierst-offteile sind dabei zumeist Rohre, z.B. Porzellanrohre. Ihre Stirnseiten sind durch Metallflansche verschlossen, die mit den im Innern untergebrachten Teilen in elektrischer Verbindung stehen und die Verbindung des Gerätes mit Ancelilußleitungen ermöglichen. Entsteht in solchen Geräten ein Lichtbogen, so ergibt die im Gerät umgesetzte verhältnismäßig große Energie einen schnellen Druckanstieg. Dies kann zu einem gefährlichen Beraten des Gehäuses führen. - Als Abhilfe hat man bei Geräten mit einem geschlossenen Gehäuse eine Sollbruchstelle vorgesehen, die bei einem vorgegebenen Druck im Gehäuse öffnen soll, so daß eine Entlastung möglich ist. Üblicheriveise ist diese Sollbruchstelle an den Metallteilen des Gerätes angeordnet. Bei den erwähnten Überspannungsableitergehäusen ist sie z.B. eine mit Hilfe von Nieten oder Schrauben über einer Öffnung im Metallflansch befestigte metallische Verschlußplatte, viobei die Festigkeit der Nieten oder Schrauben so gewählt ist, daß der gewünschte Ansprechdruck zum Absprengen der Platte führt. Erfindungsgemäß ist dagegen bei einem elektrischen Gerät der genannten Art die Sollbruchstelle an Isolierstoffteilen vorgesehen. Hierbei wird die Tatsache ausgenutZt, daß für nahezu alle Isolierstoffe heute die Festigkeitsvierte so bekannt sind, daß ein gewünschter Ansprechdruck der Sollbruchstelle eingehalten werden kann. Als Vorteil wird erreichte daß eine Druckentlastung in der Nähe des Lichtbogens, nämlich im Bereich der Isolierstoffteile des Gehäuses$ erfolgt. Die zum Druckaufbau führenden heißen Gase brauchen dann nicht mehr den unter Umständen langen Weg bis zu den Metallteilen des Gehäuses zurückzulegen. Pür den Fall der erwähnten Überspannungeableitergehäuse ist dieser Vorteil besonders großp da die Ableitergehäuse im allgemeinen nahezu vollständig mit Ableiterelementen gefüllt sind, die eine Gasströmung zu den Enden des Gehäuses stark behindern. Wie wichtig dieser Fortschritt ist, ergibt sich aus der Erfahrenatatsache, daß rohrförmige Ableitergehäuse selbst bei völlig geöffneten Enden durch einen langandauernden Lichtbogen zersprengt wer-Iden können.Electrical device Electrical devices for high voltage, especially surge arresters, often have a closed housing that is composed of insulating material and metal parts. The insulating parts are mostly pipes, eg porcelain pipes. Their end faces are closed by metal flanges, which are in electrical connection with the parts housed inside and enable the device to be connected to ancillary cables. If an arc occurs in such devices, the relatively large amount of energy converted in the device results in a rapid increase in pressure. This can lead to dangerous advising of the housing. - As a remedy, a predetermined breaking point has been provided for devices with a closed housing, which is intended to open at a given pressure in the housing, so that relief is possible. This predetermined breaking point is usually arranged on the metal parts of the device. In the case of the surge arrester housings mentioned, it is, for example, a metal closure plate fastened with the aid of rivets or screws over an opening in the metal flange, the strength of the rivets or screws being selected so that the desired response pressure leads to the plate bursting off. According to the invention, on the other hand, in an electrical device of the type mentioned, the predetermined breaking point is provided on parts of insulating material. This makes use of the fact that for almost all insulating materials today the fourth strength is so well known that a desired response pressure of the predetermined breaking point can be maintained. The advantage achieved is that the pressure is relieved in the vicinity of the arc, namely in the area of the insulating material of the housing $. The hot gases leading to the build-up of pressure then no longer need to cover the possibly long way to the metal parts of the housing. In the case of the surge arrester housings mentioned, this advantage is particularly great since the arrester housings are generally almost completely filled with arrester elements which greatly impede gas flow to the ends of the housing. The importance of this advance is evident from the fact that tubular arrester housings can be burst by a prolonged arc, even when the ends are completely open.

Die Erfindung wird bei elektrischen Geräten mit einem längliehen Isolierstoffrohr als Gehäuseteil zweckmäßig so ver-# wirklicht, daß mehrere über die länge des Rohres verteilte Sollbruchstellen vorgesehen werden. Dies kann man bei keramisehen Gehäuseng die mit e.chi-rmen zur Erhöhung der Überschlagfestigkeit versehen sind, dadurch erreichen, daß die Sollbruchstellen durch die-Schirme voneinander getrennt sind. 'denn die Sollbruchstellen in Längerichtung den Rohres fluchten, so ergibt sich daraus die Möglichkeit, daß die aus dem Gehäuse auStretenden, üblicherweise sehr heißen Gase einen ionisierten Pfad außerhalb des Gehäuses schaffen, auf den der den Druck erZeugende Lichtbogen übergehen kann. Hierdurch wird die weitere Gasentwick-lung im Gehäuseinneren sehr schnell unterbunden. Man kann die Sollbruchstellen aber auch über das Gehäuse verteilen, um dadurch unter Umständen eine gleichmäßigere Druckentlastung zu erreichen.The invention is used in electrical devices with an elongated insulating tube as a housing part it is expedient to realize that several over the length of the pipe distributed predetermined breaking points are provided. This can be done with ceramic housings which are provided with e.chi-rms to increase the flashover resistance, thereby achieve that the predetermined breaking points are separated from each other by the screens. 'because the predetermined breaking points are aligned in the longitudinal direction of the pipe, so it results from this the possibility that the emerging from the housing, usually very hot gases create an ionized path outside the enclosure that the the pressure generating arcs can pass. This causes the further development of gas prevented very quickly inside the housing. But you can also use the predetermined breaking points Distribute over the housing in order to achieve a more even pressure relief under certain circumstances to reach.

Bei keramischen Gehäusen kann es für die Herstellung besonders vorteilhaft sein, wenn ein als Sollbruchotelledienender Wandteil geringer Stärke durch eine Auenehmung an der Innenseite des Gehäuses gebildet ist. FUr die Außenseite kann man dann die bisher übliche rotationasymmetrische Form beibehalten, die sich durch Drehen herstellen läßt. Die Querschnittsschwächung an der Innenseite kann man z.B. durch einen geeigneten Kern beim Herstellen des Rohlingo formen. Für Gehäuse, die auch auf der Außenseite mit Hilfe einer Form hergentellt werdene dürfte es sich dagegen empfehlen, die Querschnittsschwächung durch eine Ausnehmung auf der Außenseite des Isolierstoffrohree herzustellen. Dies ergibt nämlich den Vortei4 daß die empfindliche Sollbruchstelle am Umfang zurückgesetzt liegt und 'dadurch gegen Stöße geist. Außerdem bleibt dann die Wandstärke an den nicht zu den Sollbruchstellen gehörenden Wandteilen ohne weiteren in der entsprechenden Größe.In the case of ceramic housings, it can be particularly useful for manufacturing advantageous be if a wall part serving as a predetermined breaking point is of low thickness through a Auenehmung is formed on the inside of the housing. For the outside can you then keep the usual rotationally asymmetrical shape, which is characterized by Turning can be produced. The cross-sectional weakening on the inside can e.g. shape through a suitable core when making the blank. For housing that It should also be made on the outside with the help of a mold however, recommend the cross-sectional weakening through a recess on the outside of the insulating material pipe. This is because this has the advantage that the sensitive The predetermined breaking point is set back on the circumference and thus minds against impacts. aside from that then the wall thickness remains on the wall parts that do not belong to the predetermined breaking points without further in the corresponding size.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung der Sollbruchstellen in leolierstoffgehäusen besteht darin, daß man eine die Sollbruchtelle umschließende Eindrückung vorsieht. Hierbei wird der Querschnitt des Isolieratoffteiles nur an den Bruchlinien der Sollbruchstelle verringert, während die von diesen linien umschlossehe Pläche, die die Größe der Entlastungaöffnung bestimt, die übliche Wandstärke aufweist. Die Erfindung kommt an sich für alle Isolierstoffe in Prage, die fUr den Aufbau`geschlossener gebäune eingenetzt worden. Sie ist aber besonders wichtig fUr keranische Gehäunt.,weil diese noch heute den praktisch einzigen Iaolieratoff für Preiluftanwendung darstellen. Von den keramischen Werkstoffen.. sind- wiederum die Werkstoffe auf der Basis von Eukryptit für die Verwirklichung der Erfindung besonders geeignet, die eine verhältnismäßig große Pestigkeit gegen thermische Beanspruchungen aufweisen.Another possibility for the production of the predetermined breaking points in leolierstoffgehäusen consists in providing an indentation surrounding the predetermined breaking point. Here, the cross-section of the insulating part is only at the break lines of the predetermined breaking point decreased, while the area enclosed by these lines, the size of the Relief opening determined, has the usual wall thickness. The invention is coming in itself for all insulation materials in Prague, the one for building closed tanned has been wetted. But it is particularly important for Keranic skin, because these still represent practically the only Iaolieratoff for Preiluftapplication. Of the ceramic materials .. are in turn the materials based on Eucryptite is particularly suitable for the implementation of the invention, which is a relatively have great resistance to thermal stresses.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichning ein Ausführungebeispiel beschrieben: In Fig. 1 ist das Gehäuse eine Überspannungeableiters für Hochspannung in einem Längsschnitt und in Pig. 2 in einem Querschnitt gezeichnet. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform in einem Teilschni-Itt.To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described below with reference to the drawing: In FIG. 1 , the housing is a surge arrester for high voltage in a longitudinal section and in Pig. 2 drawn in a cross section. Fig. 3 shows another embodiment in a partial section.

Das geschlossene Gehäuse ist aus einen Isolierstoffrohr 1 mit Metallkappen 2 und 3 an den Stirnseiten zusammengesetzt. Das Isolierstoffrohr 1 besteht aus Eukryptit, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von annähernd Null besitztg-wie in der Patentanmeldung S 84 086 VII1b/2le = PLA 63/0031 angegeben ist. An der Außenseite ist das Isolierstoffrohr ein im wesentlichen rotationssymmetrischer Körper mit Schirmen 5 zur Verlängerung des Kriechweges zwischen den Metallkappen 2 und 3. Im-Inneren besitzt das Rohr 1 vier Vorsprünge 6, die' die im Gehäuse angeordneten Widerstandescheiben 8 und Funken- et recken 9 iontrieron. Eine Peder 10 sorgt datUrg daß die Ab- leitelözente Oy 9 gegeneinander gedrückt werden, so daß ein guter Stromübergang sichergestellt Ist. Wie der Querschnitt durch das Gehäuse 1 In ?iß. 2 deutlich erkentien läßtg ist die Wand den Rohren 1 auf gegenüberliegenden Seiten zwischen den vier Vorsprüngen 6 mit zwei tiefen Ausziehmunßen versehenp so daß sich dort eine erheblich geringere Wandstärke ergibt, viie.bei 13 bzvi. 14 angedeutet ist. Die beiden dünnen Wandbereiche wirken als Sollbruchstellen, d.h. sie öffnen sich bei einem Uberdruck im Gehäuseinneren, bevor das A7D1ei"%,Oergehäuse als Ganzes zersprengt wird. Die Sollbruchstellen sind längs zweier gegenüberliegender Mantellinien des Rohres 1 über die länge des Ableitergehäuses gleichmäßig verteilt und durch die Schirme 5 voneinander getrennt. Man erhält dadurch trot-- der geringen Wandsliärke im Bereich der Sollbruchstellen 13, 14 eine große mechanische Festigkeit des Rohres 1, die der eines Rohren ohne Sollbruchstellen mit der bei 15 gestrichelt gezeichneten Kontur in bezug auf Beanspruchungen, die an den Planschen 2e 3 angreifen, kaum nachsteht.The closed housing is composed of an insulating tube 1 with metal caps 2 and 3 on the end faces. The insulating tube 1 consists of eucryptite, which has a coefficient of thermal expansion of approximately zero - as indicated in the patent application S 84 086 VII1b / 2le = PLA 63/0031 . On the outside, the insulating tube is an essentially rotationally symmetrical body with screens 5 to extend the creepage distance between the metal caps 2 and 3. Inside, the tube 1 has four projections 6, which 'the resistor disks 8 and spark plugs arranged in the housing et stretch 9 iontrieron. A Peder 10 ensures that the waste datUrg Leitelözente Oy 9 are pressed against each other so that a good current transfer is ensured. As the cross-section through the housing 1 In? Iß. 2 clearly identifies the wall of the pipes 1 on opposite sides between the four projections 6 with two deep pull-out screws so that there is a considerably smaller wall thickness there, viie.bei 13 or vi. 14 is indicated. The two thin wall areas act as predetermined breaking points, ie they open when there is excess pressure inside the housing before the outer housing is burst as a whole. The predetermined breaking points are evenly distributed along two opposing surface lines of the pipe 1 over the length of the arrester housing and through Shields 5 are separated from one another. In spite of the small wall thickness in the area of the predetermined breaking points 13, 14, a high mechanical strength of the pipe 1 is obtained, which is similar to that of a pipe without predetermined breaking points with the contour drawn in dashed lines at 15 with regard to the stresses on the Splashing 2e 3 attack, hardly inferior.

Führt bei einer Überlastung des Ableiters ein innerer Lichtbogen zu einem hohen Druck im Gehäuse, dann verden die dünnen Wandbereiche der Sollbruchstellen 13, 14 herausgebrochen, so daß Entlastungsöffnurigen entstehen. Das austretende heiße Gas, das durch die Pfeile 16 angedeutet ist, vereinigt sich zu einem leitfähigen Pfad außerhalb den Überspannungsableiters, weil die Sollbruchstellen auf einer Nazitellinie parallel zur Achse liegen. Auf diesem Pfad geht der Strom zwischen den Flanschen 2, 3 überg so daß ein weiterer Druckanstieg im Ableitergehäuse selbst vermieden wird.If an internal arc leads to high pressure in the housing when the arrester is overloaded, the thin wall areas of the predetermined breaking points 13, 14 are broken out so that relief openings are created. The escaping hot gas, which is indicated by the arrows 16 , combines to form a conductive path outside the surge arrester because the predetermined breaking points lie on a Nazi line parallel to the axis. On this path the current passes between the flanges 2, 3 so that a further increase in pressure in the arrester housing itself is avoided.

In der Fig. 3 ist ein anderes Ausführungebeispiel der Erfindung dargestellt. Hierbei wird die Sollbruchstelle im Gehäuse 1 durch eine Eindrückung 20 begrenZt, die als geschlossene Kurve die Öffnung definiert, die bei einem inneren Überdruck aus dem Gehäuse 1 herausgebrochen wird. - In Fig. 3 , another embodiment of the invention is shown. Here, the predetermined breaking point in the housing 1 is limited by an indentation 20 which, as a closed curve, defines the opening which is broken out of the housing 1 in the event of an internal overpressure. -

Claims

Pate ntans claims Electrical device for high voltage, in particular Surge arrester, with one composed of insulating material and metal parts closed housing which has a predetermined breaking point, characterized that the predetermined breaking point is provided on Isolierstoffteile'n.

2. Electrical device according to claim 1, with an elongated insulating tube as the housing part, characterized by several predetermined breaking points distributed over the length of the tube. 3. Electrical device according to claim 2, characterized in that the predetermined breaking points are separated from one another by screens to increase the flashover resistance. 4. Electrical device according to claim 2 or 3, characterized in that the predetermined breaking points are aligned in the longitudinal direction of the pipe. 5. Electrical device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a wall part of lesser thickness serving as an eollbruchstelle is formed by a recess on the inside of the housing. 6. Electrical GeTüt according to one of the claims 1 to 49, characterized in that an indentation surrounding the predetermined breaking point is provided on the outer side of the housing. 7. Electrical device according to * »one of claims 1 to 69 characterized by a ceramic housing part, preferably based on eucryptite.