DE1540013A1

DE1540013A1 - Joint cross in the area of the busbars of fully insulated, encapsulated switchgear

Info

Publication number: DE1540013A1
Application number: DE19621540013
Authority: DE
Inventors: Meiners Dipl-Ing Gustav; Manfred Kaleschke; Heise Dipl-Ing Werner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-11-08
Filing date: 1962-11-08
Publication date: 1969-08-28

Description

Fugenkreuz im Bereich-der Sammelschienen von vollisolierten gekapselten Schaltanlagen. Zusatz zur Patentanmeldung L 42 732 VIIId/21c vom 17.8.1962. Jas Hauptpatent o oon .o. (Patentanmeldung L 42 732 VIIId/ ?'IM) betrifft eine vollisolierte gekapselte Schaltanlage für hohe Betriebsspannungen. Im Bereich der Sammelschienen sind fugankreuze angeordnet, in denen die Sammelschienenteilstücke und die Trennerabzweigleitungen zusammengefügt sind, und zwar daß eine ausreichende Längenausdehnung der zusammengefügten ;-.Li.tungsstürke ohne Beeinträchtigung des Isolationswertes mög- lot , :Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Fugenkreuzes sei zunächst an Hand der Zeichnung erläutert: Es sind zwei in Achsrichtung liegende Stromleiter 12, °13 vorhanden, die bei-, spielsweise Sammelschienen darstellen und miteinander elek- trisch leitend verbunden werden sollen. Jede dieser Sammelschie- nen ist in an sich. bekannter Weise mit einer Umhülluäg 10 bzw. 11 aus Gießharz versehen. Außerdem sind an der Stelle, an der Zusammenfügung vorgenommen werden soll, zwei weitere Strom- 1elter_ 1ik v 15 vorhanden, die räumlich unter rechtem Winkel die beiden erstgenannten Stromleiter 129 13 kreuzen. Auch mit die- sen beiden Stromleitern soll eine elektrische Verbindung her- r."e ;tollt werden In dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes ist zu diesem weck ein Kontaktstück 16 vorgesehen, das etwa nach Art einer Stimmgabel geformt ist und alle Stromleiter 12 bis 15 verbindet. iie Enden 16' diesen Kontaktstückes sind federnd ausgebildet und es sind an der Stelle der Einmündung der Stromleiter in dieses Kontaktstück federnde Ringkontakte 17 vorgesehen. Damit ist zunächst, was die stromleitenden Tei- le anbelangt, eine elastische Verbindung geschaffen. Joint cross in the area of the busbars fully insulated encapsulated switchgear. Addition to patent application L 42 732 VIIId / 21c from August 17, 1962. Jas main patent o oon .o. (Patent application L 42 732 VIIId / ? 'IM) concerns a fully insulated, encapsulated switchgear for high operating voltages. In the area of the busbars are joint crosses arranged in which the busbar sections and the isolator branch lines are joined together, namely that a sufficient length expansion of the joined ; -. Li.türke without impairing the insulation value possible. lot,: The basic structure of such a joint cross should first be explained using the drawing: There are two in In the axial direction of the conductors 12, ° 13 are present, which are represent busbars, for example, and are to be connected electrically conductive. Each of these bus bars nen is in itself. known way with a cover 10 or 11 made of cast resin. Also are at the point where Merge is to be made, two more electricity 1elter_ 1ik v 15 present, the spatially at right angles the the first two current conductors 129 13 cross. Even with the An electrical connection is to be established between the two conductors . r. "e ; romping in the embodiment of the main patent a contact piece 16 is provided for this purpose, which is shaped approximately in the manner of a tuning fork and connects all current conductors 12 to 15. The ends 16 'of this contact piece are designed to be resilient and resilient ring contacts 17 are provided at the point where the current conductors converge into this contact piece. In this way, an elastic connection is initially created as far as the electrically conductive parts are concerned.

Es kommt nun noch darauf an, die vorhandene Gießharzisolierung 10. bzw.. 11 so fortzusetzen, daß auch im Bereich dieses Kontaktstückes eine vollwertige, aber gleichzeitig elastische Isolierung vorhanden ist. Die bereits erwähnten Gießharzisolierungen 10 bzw. 11 sind von metallischen Behältern umschlossen, oder es ist zumindest auf der Außenfläche der Gießharzumhüllung eine äletallisierung angebracht, um den Isolierkörper zuverlässig erden zu können. Irgendwelche Lufteinschlüsse sind bei dieser Anordnung nicht vorgesehen. Solche Dufteinschlüsse sind sogar, wenn sie in Form von Blasen im lsolierstoff auftreten, außerordentlich nachteilig und gefürchtet, weil sie infolge hoher elektrischer Beanspruchung zum Glimmen. neigen und somit zu einer allmählichen Zerstörung des Kunststoffes führen. It is now a matter of continuing the existing cast resin insulation 10 or 11 in such a way that a full-fledged, but at the same time elastic insulation is also present in the area of this contact piece. The already mentioned cast resin insulations 10 and 11 are enclosed by metallic containers , or at least an äletallisierung is attached to the outer surface of the cast resin envelope in order to be able to reliably earth the insulating body. Any air inclusions are not provided in this arrangement. Such odor inclusions, even if they occur in the form of bubbles in the insulating material , are extremely disadvantageous and feared because they glow as a result of high electrical stress. tend and thus lead to a gradual destruction of the plastic.

Neben der im vorliegenden Fall angeordneten Vollisolierung gibt es seit einigen Jahren die Technik der sogenanaten Teil- isolierung, bei der die gesamte Spannung zwischen Leiter und geerdeten Bauteilen teils von festen Isolierstoffen, teils von Luft aufgenommen wird. Auf den Stromleitern bzw. an der Innenseite einer etwaigen Metallkapselung ist nur eine verhä1 Enismäßig dünne Schicht aus festem Isoliermaterial aufge- bracht. Zwischen den Isolierschichten befindet sich zusätzlich eine Luftschicht von mehrfach größerer Dicke, die einen großen Teil der Betriebs- bzw. Prüfspannung aufnimmt und auf diese Weise zur Entlastung der elektrischen Beanspruchung des festen Isolierstoffes dient. Zwar erfordert diese Teilisolierung gegenüber der oben angezogenen Vollisolierung größere Gesamtabmessungen. Als Vorteil ist jedoch anzusehen, daB das feste Isoliermaterial durch die Verwendung einer zusätzlichen Luft- , schicht in recht vorteilhafter Weise elektrisch entlastet ist und daß die Lösung des beim Zusammensetzen einzelner Schalt- anlagenteile entstehenden Fugenproblems erheblich erleichtert wird. Da die Anordnung einer richtig bemessenen zusätzlichen Luftschicht zu einer Verminderung der Beanspruchung des festen Isoliezstoffs beitragt, oder wie man auch sagen könnte, weil nur eine geringeMspannung auf die feste Isolierschicht ent- fällt als bei der Vollisolierung, tritt eine elektrische Entlastung auch der Fugen ein, die als eine in elektrischer Hinsicht schwache Stelle anzusehen sind. In addition to the full insulation arranged in the present case, the technique of so-called partial insulation has existed for a number of years, in which the entire voltage between the conductor and earthed components is absorbed partly by solid insulating materials and partly by air. Only a relatively thin layer of solid insulating material is applied to the conductors or to the inside of any metal encapsulation. Between the insulating layers there is an additional layer of air of several times greater thickness, which absorbs a large part of the operating or test voltage and in this way serves to relieve the electrical stress on the solid insulating material. It is true that this partial insulation requires larger overall dimensions compared to the full insulation referred to above. However, it is to be regarded as an advantage that the solid insulating material is relieved of electrical load in a very advantageous manner through the use of an additional air layer and that the solution of the joint problem that arises when assembling individual switchgear parts is considerably facilitated. Since the arrangement of a properly sized additional air layer contributes the fixed Isoliezstoffs to a reduction in stress, or as one might say, because only a geringeMspannung to the solid insulation is obviated than the full insulation, an electrical discharge occurs and the joints, which are to be regarded as a weak point in electrical terms.

Die Erfindung betrifft ein Pugenkreuz im Bereich der Sammelschienen von vollisoliert gekapselten Schaltanlagen für hohe Spannungen. Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß der elastische Körper aus Isolierkunststoff, der zur Isolierung der in Fugenkreuz eingebetteten Kontaktteile dient, in einem Gehäuse aus festem Kunststoff, beispiels- weise Polystyrol, untergebracht ist, das sich seinerseits in einem geerdeten Yetallgehäuse befindet und daß zwischen beiden Gehäusen ein Luftraum vorgesehen ist. Bei einer Anordnung dieser Art wird also das Prinzip der Teilisolierung auf das Fugenkreuz angewandt mit dem Ziel, eine elektrische Entlastung der unvermeidlichen Fugen im Isolierstoff zu erreichen. In der bereits erwähnten Zeichnung ist diese Art der Isolierung des Fugenkreuzes dargestellt. Das elastische Kontaktstück 16 ist in der üblichen Weise von einem elastischen Isolierstoff 18 umhüllt, der so geformt ist, daB er sich den trichterförmigen , Enden der Gießharzteile 109 11 anpaßt. Dieser elastische Isolierstoff ist von einer isolierenden Hülle 20 umgebene In einigem Abstand von dieser isolierenden Hülle 20 befindet sich eine äußere geerdete Metallhülle 23 für das Fugenkreuz. Dazwischen ist ein Hohlraum 26 vorhanden, der mit Luft, vorzugsweise unter Atmosphärendruck, gefüllt ist. i)ie geerdete Metallumhüllung 23 ist also nicht unmittelbar auf den festen Isolierstoff 18 gelegt, sondern in einiger Entfernung von ihm angeordnet. Bei richtiger Bemessung des dazwischen befindlichen Luftraumes ist eine nennenswerte Entlastung der festen Isolierstoffteile und auch der besonders gefährdeten elektrischen Fugen zu erreichen.The invention relates to a Pugenkreuz in the area of the busbars of fully insulated, encapsulated switchgear for high voltages. According to the invention , the arrangement is such that the elastic body made of insulating plastic, which is used to isolate the contact parts embedded in the cross joints , is housed in a housing made of solid plastic, for example polystyrene, which in turn is located in a grounded Yetall housing and that between an air space is provided for both housings. In an arrangement of this type, the principle of partial insulation is applied to the cross joint with the aim of reducing the electrical load on the unavoidable joints in the insulating material. This type of insulation of the joint cross is shown in the drawing already mentioned. The elastic contact piece 16 is encased in the usual way by an elastic insulating material 18 which is shaped in such a way that it adapts to the funnel-shaped ends of the cast resin parts 109 11. This elastic insulating material is surrounded by an insulating sheath 20. At some distance from this insulating sheath 20, there is an outer, grounded metal sheath 23 for the joint cross. In between there is a cavity 26 which is filled with air, preferably under atmospheric pressure. i) ie the earthed metal sheath 23 is not placed directly on the solid insulating material 18 , but is arranged at some distance from it. With correct dimensioning of the air space in between, a significant relief of the solid insulating material and also of the particularly endangered electrical joints can be achieved.

Eine weitere Entlastung der erwähnten elektrischen Fugen Wird erfindungsgemäß durch die besondere Formgebung der äußeren metallischen geerdeten Hülle 23 des Fugenkreuzes erzielt. nie größte elektrische Beanspruchung der Fuge ist an der Stelle der größten Feldstärke vorhanden, und zwar unmittelbar auf dem elektrischen Leiter an der mit 29 bezeichneten Stelle. Hier ist eine Trennstelle zwischen der Oberfläche des unter Spannung stehenden metallischen Leiters 13 und dem ihn ein- hüllenden Gießharz 11 vorhanden. An dieser Utelle setzt Außerdem der elastische gunstatotf "18 ein und außerdem ist hier ganz unvermeidbar ein Hohlraum innerhalb des elastischen Iso-Tierstoffe 18 vorhanden, in den sich die elastischen Kontaktteile 161 befinden. Daraus erklärt sich die besondere Gefährdung gerade dieser Stelle. Der Verlauf der Fuge zwischen dem Gießharz 10, '!1 und dem elastischen Isolierstoff 18 ist mit 30 bezeichnet. Diese Fuge ist etwa trichterförmig gestaltet. Die äufere Werallhülle 23 ist nun so ausgebildet, da8 an der Stel- le 29 der Fuge der größte Iuftabatand zwischen der inneren lzdlierhülle 20 und der metallischen Gehäuse 23 vorhanden ist. Dieser größte Luttabatand ist in der Zeichnung mit 31 bezeichnet.A further relief of the mentioned electrical joints is achieved according to the invention by the special shape of the outer metallic earthed shell 23 of the joint cross. The joint is never exposed to the greatest electrical stress at the point of greatest field strength, namely directly on the electrical conductor at the point marked 29 . Here there is a separation point between the surface of the metallic conductor 13 under tension and the casting resin 11 that envelops it. Furthermore, sets of these Utelle the elastic gunstatotf "18 and also here is quite unavoidable, a cavity within the elastic Iso-animal substances 18 present, the elastic contact parts are in the 161. This results in the particular risk just explained here. The course of joint between the mold resin 10, '! 1 and the elastic insulating material 18 is designated 30. This joint is designed as a funnel. the äufere Werallhülle 23 is now adapted to DA8 of the opinion le 29 of the groove of the largest Iuftabatand between the inner lzdlierhülle 20 and the metallic housing 23. This largest Luttabatand is denoted by 31 in the drawing.

Die erfindungigemäße Entlastung der elektrischen Beanspruchun- der Fugte 30 erfolgt also erstens durch Anordnung einer Luftschicht zwischen der Isolierhülle 20 und der Metallhülle 23 und ferner durch eine solche Formgebung der"äußeren Metallhülle 23, daß die elektrische Feldbeanspruchung der be- sonders gefährdeten Fugenteile am stärksten vermindert wird. The erfindungigemäße discharge of the electrical Beanspruchun- the Fugte 30 thus takes place firstly by placing a layer of air between the insulation 20 and the metal shell 23, and further by such a design of the "outer metal casing 23, that the electric field stress of the loading Sonders vulnerable joint parts which are most reduced will.

Für den zylindrischen Abschnitt der Leitungsteile 12, 13, also beispielsweise für die Gammelschienen einer Nochspannungsschaltanlage, st eine solche zusätzliche Entlastung nicht unbedingt erforderlich,* da sie aus einheitlichem Isolierstoff bestehen und. keine Fugen aufweisen. Um aber mit billigem Iso- lierstoff uni einfachen Herstellungsmethoden der Leiterisolie- rung auszukommen, kann man sich dazu entschließen, auch diese Teile der Sammelschienen in entsprechender v'leiee aufzubauen, wie dies für*das Fugenkreuz erläutert wurde. Dies bedeutet, daß dann abweichend von der oben stehenden Beschreibung die Gießharzkörper 10, 11 nicht direkt in ein Metallgehäuse einge- fügt sind; vielmehr befindet sich bei dieser Ausführungsfora eine isolierende Umhüllung 21, 22 auf den ßießharzteilen 10, 11. Ferner ist in diesem Falle in einigem Abstand davon eine rohrförmige geerdete Metallhülle 24, 25 vorhanden, so da8 Lufträume 2?, 28 entstehen, die mit atmosphärischer Luft ge- füllt sind. Such additional relief is not absolutely necessary for the cylindrical section of the line parts 12, 13, for example for the low-voltage busbars of a high-voltage switchgear, since they consist of a uniform insulating material and. have no joints. However, in order to get by with cheap insulating material and simple manufacturing methods for conductor insulation, one can decide to build up these parts of the busbars in the same way , as was explained for the crossbar. This means that, in deviation from the description above, the cast resin bodies 10, 11 are not inserted directly into a metal housing; rather, in this embodiment there is an insulating cover 21, 22 on the cast resin parts 10, 11. Furthermore, in this case a tubular, grounded metal cover 24, 25 is present at some distance therefrom , so that air spaces 2?, 28 are created that are filled with atmospheric air overall are filled.

Bezüglich der Luftschichten 26, 27, 28 ist von großer Bedeutung, daß sie so bemessen sind, daß diese Schichten zwar bei der 2rüfspannung, nicht aber bei der höchsten vorkoamenden Betriebsspannung glimmen. Je nach der Art der elektrischen Hochspannungsschaltanlage bzw. in Abhängigkeit davon, ob die Anlage mit Freileitungen oder mit Kabelleitungen des Netzes in Verbindunsteht, können diese Betriebespannungen verschie- dene Werte annehmen und sind von Fall zu Fall zu berechnen.With regard to the air layers 26, 27, 28 it is of great importance that they are dimensioned in such a way that these layers glow at the test voltage, but not at the highest operating voltage that occurs. Depending on the type of electrical high-voltage switchgear or in depending on whether the system with overhead lines or cable lines of the network in Verbindunsteht, these operations various voltages dene assume values and are to be calculated on a case by case.

Claims

Patent claims 1.) Joint cross in the area of the busbars of fully insulated encapsulated switchgear for high operating voltages according to patent o G .. ... (patent application L 42? 32 YIIId / 21a) 9 characterized in that the elastic body (18) Insulating plastic, which is used to isolate the contact wedges embedded in the cross joint, is housed in a housing (20) made of solid plastic, for example made of polystyrene. is, which in turn is located in a grounded metal housing (23) and that @ an air space (26i) is provided between the two housings. 2.) Joint cross according to claim 1, characterized in that the shapes of the outer metallic housing (23) are so be-3chaffen that they cause electrical relief of the joints located within de: cross joints. 3.) Joint cross according to claim 1 and? _, Characterized in that the collective bar ends ending in the joint cross in the form of a cone for connection to the collective bar isolating switchc also with a grounded metallic housing (24) arranged at an air gap from the housing of the insulating body (10ß 11) , 25) are surrounded. 49) Cross joint according to claim 1 to 3, characterized in that the thickness of the air layer is selected to be large between both housings, that the air layer but probably not operating voltage glows when the test voltage "at the highest loading occurring.