DE1923501A1

DE1923501A1 - Traeger fuer Hochspannungsleiter

Info

Publication number: DE1923501A1
Application number: DE19691923501
Authority: DE
Inventors: Peter Graneau
Original assignee: UNDERGROUND POWER CORP
Current assignee: UNDERGROUND POWER CORP
Priority date: 1968-05-09
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1969-11-20
Also published as: GB1270467A; JPS4840777B1; US3542938A

Description

PAT E NTA N WA LT E

j. EiDEiMEIER Dipl.-Ghem. Dt-. RUFF PipL-img. J. BElER

7 STUTTQARTI Neckarstraße 5O Telefon 2945O7

S/Xfo

79 Sidnej

Cambridge_f fessaeMsette 02139

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träger 'fÜE¹ Hoehsgaonungsleiter

Die Erfindung "bezieht sich auf die Übertragung und Verteilung Tön elektrischem Strom "bei hohen Spannungen und betrifft insbesondere eine isolierte Stützvorrichtung für einen Leiter,

der in einer Talmtm-Umgefoung ia eines? solchen Weise angeordnet ist_ö daß bei Inlegen eines hohen Potentiale an den Leiter die Gefaln? eines elektrischen Bus?ehbruches an der Stelle der auf ©in Minimum siirSek§efilhs?fe ist«

ist aaa aa der Übertsemgtmg und ¥ert®ili2ng von ©lektrischen Steoaen initei¹ Yer-wsadnag τοπ du^ch ©in ¥a3Euum isolierten Lsitezn interessiere JedLes¹ stEomfiihrende Leiter ist noimalerweise in einer i.taßes'ea Otsikti»^ beispielsweise einem evaloiierten Behälter @iag@sclii©sseD.o Des⁵ leiter viird

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dieses? StrsM-tar ösis^li fest© 6li©i@Isfe£g©la©

fraglETeiise^ die esitlssg §.®@ £as@2?©a₉ ii ters in Intervallen angeordnet sise,₈ Ib ©is®® Äbstaai, Bis äußere Struktur ist gewöhnlich, eis© gessi ein weiterer Leiter oder eine nie&t l©it©a€@ SfeiüslärasO Eia© ehe äußere Struktur kann eine vaMnamdicIiis® Hsi®a"&@limg bilden oder selbst in einem vakuumdichte^ Bote· @€©^ ©iaer. ähnlichen Struktur eingeschlossen sein.

Bel solchen Instruktionen ist die

kritisch» da an den Dreifach-Verbindungsetellea Dielektrikum und Leiter leisten elektrisch,© finden» Ein solcher Xhircftbrueh kann durch das Elektronen an einer Verbindungsstelle einer Verbindungsstelle durch geladene den· Geladene ü?eilchen₉ d«h· Elektronen «ad loaeas, <fii@ auf Weise in ein starkes elektrisches

in dem evakuierten Raum stark beschleunigt ₉ wobei vielfältigung und letztlich einen elektrischen Durc&bsuch eraeugen» Das Problem wird durch wachsende Abstände v@^®&kt'imm®st ?, da hierdurch die Möglichkeit der lonenvervielfältigrog vergroßert wird·

Es ist daher in erster Linie Aufgabe der Erfindung«, eine Stütz=·, vorrichtung für den oben beschriebenen Zweck zu schaffen₉ bei der die Möglichkeit eines elektrischen Surchbsuches im Bereich der Stützvorrichtung auf ein" Minimum gebracht m.s& und dabei der zur Erzielung der richtigen Isolation zwischen dem Leiter und dez äußeren
gering gehalten wird«

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Biese na& w@i^@TC lmfigalsa w©s€,©a οθε^ t£® !»©geastand &®g» Erf ia&aag ist; als© @^t?ZTOSP&e&feiiag mit einer ©der mehreren m &en uteitts* ©Bg@©s^a©t@a ^tof 83»igen Ab-8chinnungen₉ di@ TOB©äj&@ader» v@a fei'feas¹ ^a,€ &©£> iaaBesen Struktur durch kürzer© cü@l©kts?i®e]ä® Abstaa^altes¹ in einem Abstand gehalten siM, wobei ai.e A%>g^gmäi£&lt@g> so ^igeord&et sind, daß Verbindungsstellen von YaJaHm₉ BielektrUEum und leiter durch die Abschirmungen abgeschirmt werden, um geladene !Teilchen auf den Abschirmungen abzufangen, bevor sie Geschwindigkeiten erreichen können, die zur lonenvervielfältigung ausreichen»

Derartige Stutzvorrichtungen lassen sich leicht in Massenfertigung herstellen und installieren und bieten eine gute" mechanische Stützung eines Hochspannungeleiters in einer Vakuum-Umgebung. Bas bisherige Vorgehen des Verbindens von Glas mit Metall durch Erhitzen in einem Ofen, das die Herstellung erschwerte und eine Abstimmung der thermischen Expansionskoeffizienten erforderte, erübrigt sich bei der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung. Sie erfindungsgemäße Stützvorrichtung kann ohne Verwendung eines Klebstoffes oder eines anderen organischen Materials installiert werden, wodurch das Einbauen vereinfacht und eine mögliche _f Verunreinigung durch im Klebstoff oder anderen organischen Materialien eingeschlossene flüchtige Stoffe vermieden wird.

Im einzelnen wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform erläutert· Bei dieser Ausführungsform ist ein Leiter, d.h. eine Hochspannungsleitung, innerhalb eines anderen Leiters, d.h. einer geerdeten Abschirmung, angeordnet. Der Baum zwischen den beiden Leitern ist evakuiert, um eine gute Isolation zwischen den Leitern bei Anlegen einer hohen

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Spannung zu erhalten. Erfindungsgemäß sind eine oder mehrere Stützvorrichtungen für den inneren Leiter in Abstanden entlang seiner Längsrichtung vorgesehen, um den Inneren Leiter in gleichmaßigem Abstand von dem äußeren Leiter zu halten· Jede dieser Stützvorrichtungen weist mindestens ein Bohr aus leitendem Material auf, das zwischen dem inneren Leiter und dem äußeren Leiter angeordnet ist und von den Leitern und gegebenenfalls weiteren ähnlichen Rohren durch mehrere um das Bohr an dessen Außenseite angeordnete dielektrische Klötze W und mehrere an der Innenseite des Rohres angeordnete dielektrische Klotze in einem Abstand gehalten wird· Sie Klötze stützen sich in jedem Falle fest gegen das Bohr« wobei sich der äußere Satz der Klötze fest gegen die Innenfläche einer zum äußeren Leiter gehörenden Struktur und der innere Satz der Klötze feet gegen die Außenfläche einer zum i&neren Leiter gehörenden Struktur abstützt. Sämtliche Klötze sind wesentlich kürzer als das Bohr und sind relativ zum Bohr zwischen dessen Enden angeordnet, damit die Enden der Klötze dem elektrischen Feld, das sich zwischen den Leitern aufbaut, wenn an diese eine hohe Spannung angelegt wird, möglichst wenig ausgesetzt Bind.

Vorzugsweise werden mehrere solcher Rohre verwendet und konzentrisch übereinander und in einem Abstand voneinander und von dem inneren und äußeren Leiter in ähnlicher Weise, wie oben für ein Rohr beschrieben, angeordnet. Bei der weiter unten beschriebenen Vorrichtung sind die Abstände der einzelnen Rohre voneinander gleich, es kann jedoch auch ein vorteilhaftes Trennstück erhalten werden, wenn die inneren Spalte (Zwischenräume zwischen den Rohren) enger sind als die äußeren Spalte und so eingerichtet werden, daß jeder Spalt ungefähr die gleiche Spannung trägt. Eine solche Anordnung kann als "kapazitiv abgestuft"

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bezeichnet werden· In ähnlicher Weise brauchen die Bohrlangen nicht gleich zu sein, vielmehr können kürzere innere und äußere Bohre vorgesehen sein, wobei die übrigen Bohre von dem inneren und dem äußeren Bohr bis zu einem längsten Bohr in der Mitte des Bohrsatzes in der Länge zunehmend bemessen sind.

Die in Verbindung mit der Zeichnung beschriebene spezifische Konstruktion zeigt zwar die Anwendung zylindrischer Leiter und Bohre, doch können auch andere Formgestaltungen vorgesehen sein. So können beispielsweise bei einem elektrischen Dreiphasen-Kabel die inneren Leiter wie die äußeren Leiter sek-feorenfonnige Gestalt haben. Erfindungsgemäß können dementsprechend auch die vorgesehenenBohre eine annähernd sektorenformige Gestalt haben* Je nach Verwendungszweck des Kabels können auch andere Formen vorgesehen sein, beispielsweise elliptische Formen und dergleichen·

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen·

In der Zeichnung zeigen:

!ig« i einen Querschnitt durch ein Leiterpaar und eine Stützvorrichtung, die einen Leiter innerhalb des anderen in einem Abstand von diesem hält;

Fig· 2 einen Längsschnitt durch die Leiter und die Stutzvorrichtung entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine perspektivische Explosivdarstellung eines (Teils der Stutzvorrichtung·

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Die in Figur gezeigte AusfOhrungsform weist einen Leiter auf, der aus Kupfer« AltimJTtluiB oder dergleichen und vorzugsweise aus anodisiertem Aluminium besteht. Der leiter 10 hat eine zentrale Durchgangsoff nung für das Durchleiten einer Tiefsttemperatur-Flüssigkeit, wie flüssiger Stickstoff unter einem Druck von 10 bis 20 Atmosphären bei einer Temperatur von 60 bis 100° K. Im hier dargestellten Fall wird die ' Flüssigkeit verwendet, um die I B-Verluste zu beseitigen· Wird flüssiges Helium verwendet, dann kann der Leiter 10 auch aus Blei oder dergleichen gefertigt sein, um seine Eigenschaften der Supra-Leitung bei der Temperatur von flüssigem Helium auszunutzen·

Koaxial mit dem Leiter 10 sind fünf konzentrisch angeordnete, den Leiter umgebende zylindrische Metallrohre 12, 14, 16, 18 und 20 vorgesehen. Die Bohre können aus blankem oder aus plattiertem Metall oder aus einem Metall bestehen, das mit einer dünnen Schicht eines dielektrischen Materials belegt ist. Geeignete Materialien sind unter anderem rostb freier Stahl, Titan, mit Nickel plattiertes Kupfer, anodisiertes Aluminium und mit Siliziummonoxid überzogenes Wolfram. Bevorzugst ist anodisiertes Aluminium. Jedes der vier inneren Bohre, d.h. die Bohre 12, 14, 16 und 18, weisen drei nach innen gerundete sich in Längsrichtung erstreckende Einprägungen 15» 15» 17 bzw. 19 auf. Die Einprägungen 15 sind gegenüber den EinprSgungen 13 genau versetzt und in entsprechender Weise die Einprägungen 17 gegenüber den Einprägungen 15· Aus Figur 3 ist deutlich zu ersehen, daß sich die Einprägungen über die gesamte Länge des zylindrischen Bohres erstrecken.

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In die Einprlgungen sind feete, kurze Abstandhalter aus dielektrische» Material« nie Glas« Pyrex-Glas, Porzellan, glasiertem Porzellan« Micalex« keramischem Tonerdematerial oder dergleichentbestehen und eine hohe mechanische Festigkeit besitzen. Sie Abstandhalter weisen die Form von Stangen auf und liegen in Längsrichtung in den Einprägungen 13* 15« 17 und 19» um die Rohre in konzentrischer Anordnung zu halten» Die stangenfSrmigen Abstandhalter 22 der in der Zeichnung dargestellten Ausftihrungsform bestehen aus Glas* Ihre Gestalt ist aus den Figuren 2 und 3 besonders gut ersichtlich· Es sei bemerkt« daß die Enden 24 der Abstandhalter 22 abgerundet sind und die Abstandhalter 22 deutlich kürzer als dl· Bohre 12« 14, 16« 18 und 20 ausgebildet sind. Die Anzahl und die Gestalt der verwendeten dielektrischen Abstandhalter sind nicht kritisch. Es ist lediglich wichtig« daß genügend Abstandhalter angewendet werden, um eine feste Abstützung •ines jeden Bohres 12, 14« 16$ 18 und 20 zu erzielen, daß die Abstandhalter kürzer sind als die Rohre und somit innerhalb der Rohre gelagert sind, und daß scharfe Xanten und spitze Stellen sorgfaltig vermieden werden.

Zur Installierung der Rohre 12, 14, 16, 18 und 20 um den Leiter 10 und innerhalb eines äußeren Leiters 25« der als geerdeter Hantel dient, wird, beispielsweise bei Verwendung von relativ kurzen Leitern, ein erster Satz von Rohren und Glasstangen« wie in Figur 1 ersichtlich, zusammengestellt, wobei die entgegengesetzten Enden der Rohre 12, 14, 16, 18 und 20 jeweils in gemeinsamen Ebenen liegen und die Stangen 22 zwischen diesen Ebenen zentriert sind. Die Enden 24 der Stangen 22 befinden sich somit zwischen den Rohrenden in einem Abstand von diesem. Die Zusammenstellung wird dann

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Über ein Bade eines Leiters 10 gebracht und innerhalb eines Endes des Leiters 25, der vorzugsweise einen dichten, verschiebbaren Sitz für das äußere Rohr 20 bietet, entlang dem Leiter 10 geführt.

Der Leiter 10 wird so angeordnet, daß er vollständig innerhalb des äußeren Leiters 25 liegt, wobei lediglich seine Enden zur Bildung eines geeigneten Abschlusses herausragen können. Gleichzeitig wird der zusammengeetellte Satz der Bohre 12, 14, 16, 18 und 20 zusammen mit den eingelegten Stangen 22 an einem End© des Leiterpaares 10 und 25 in Stellung gebracht, was beispielsweise mit Hilfe eines ringförmigen Domes, der zwischen die Leiter 10 und 25 paßt, erfolgen kann. Ein zweiter und ein dritter Satz und, falls erwünscht, weitere Sätze der Bohre 12, 14, 16, 18 und 20 werden dann mit Abstandstangen 22 zusammengestellt und Ober ein Ende des Leiters 10 geführt und zwischen Leiter 10 und Leiter 25 eingeschoben, um soviel Stützpunkte zwischen den beiden Leitern zu bilden, wie erforderlich ist.

An den Enden der Leiter werden dann geeignete Endstücke gemacht. Deren Zwischenraum wird dann evakuiert,und die Leiter für die Anlegung von Hochspannung zubereitet. Die Stützen stellen einen El η fang für Elektronen dar, die an Verbindungsstellen von Vakuum, Dielektrikum und Leiter entweichen, da solche Verbindungsstellen sämtlich innerhalb der Abschirmung liegen, die durch die Bohre 12« 14, 16 und 18 gebildet wird. Die Elektronen können nur über kurze Entfernungen beschleunigt werden, bevor sie auf die Oberfläche eines Leiters oder eines Abschirmungerohres auftreffen, auf der sie eingefangen bleiben. Gleichzeitig weist die Leiteranordnung eine gute mechanische Steifheit auf·

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Claims

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Patentansprüche

Stützvorrichtung sum Halten eines in einer äußeren Struktur in einem Abstand iron dieser angeordneten Leiters, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bohr (14, 16, 18) aus leitendem Material zwischen dem Leiter (10) und der äußeren Struktur (20, 25) untergebracht ist, das durch mehrere am Außenumfang des Bobres (14, 16., 18) in Berührung mit dessen Außenfläche angeordnete dielektrische Abstandhalter (22) innerhalb der äußeren Struktur (20, 25) und durch mehrere am Innenumf ang des Bohres (14, 16, 18) in Berührung mit dessen Innenfläche angeordnete dielektrische Abstandhalter (22) um eine den inneren Leiter (10) aufweisende Struktur (10, 12) in der richtigen Lage gehalten wird, und daß die Abstandhalter (22) kurzer als das Bohr (14, 16, 18) sind und die Enden (24) der Abstandhalter (22) zwischen den Bohrenden liegen·

2« Stützvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Bohres (14, 16, 18) mehrere voneinander getrennte Einprägungen (15, 1?, 19) vorgesehen sind, und daß die mit der Außenfläche des Bohres in Berührung stehenden Abstandhalter (22) in diese Einprägungen eingelegt sind·

3« Stützvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter die Form von Zylindern mit abgerundeten Kanten aufweisen und aus keramischem Material bestehen.

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4. Stützvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der innere Leiter in einer rohrfUreigen äußeren Struktur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Leiters (10) und der äußeren Struktur (25) mehrere Bohre (12, 14, 16, 18 und 20) verschiedenen Durch» messers ineinander gesetzt sind und die einzelnen Bohre durch zwischm benachbarten Flachen eines jeden Bohrpaares eingesetzte und mit diesen Flächen in Berührung stehende dielektrische Abstandhalter (22) in einem Abstand voneinander gehalten werden, und daß die Abstandhalter (22) jeweils kurzer sind als die sie berührenden Bohre (12, 14, 16, 18 und 20) und die Eaden (24) der Abstandhalter (22) gegenüber den Enden der sie berührenden Bohre zurückgesetzt sind·

5· Stützvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Leiter (10) am nächsten liegende Bohr (12) mit den Bückseiten der Einprägungen (13) am Leiter (10) anliegt·

6· Stützvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bohr (20) größten Durchmessers vorgesehen ist, das einem äußeren rohrförmigen Leiter (25) direkt anliegt» .

7* Hbchspannungsleiter mit einem von einer äußeren Struktur, insbesondere einem äußeren Leiter umgebenen inneren Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Leiter (10) in der äußeren Struktur (25) durch Stutzvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche gehalten wird·

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