DE19844409A1 - Isolator für hohe Spannung - Google Patents

Abstract

Um bei einem Isolator (3), der in Teilbereichen einer hohen elektrischen Längsbeanspruchung ausgesetzt ist, verbesserte elektrische Eigenschaften zu erzielen, ist vorgesehen, daß der Isolator (3) einen ersten und einen zweiten Bereich (A bzw. B) aufweist, wobei in den Bereichen (A bzw. B) unterschiedliche Isolatorschirmdichten vorgesehen sind. Der Isolator (3) kommt insbesondere bei einer Durchführung (1) in der Hochspannungstechnik zur Anwendung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolator für hohe Spannung, ins­ besondere für eine Hochspannungsdurchführung, mit einem zy­ lindrischen Isolatorkörper, der außenseitig regelmäßig ange­ ordnete Isolatorschirme trägt.

Zur Beherrschung hoher Spannungen in der elektrischen Ener­ gieversorgung werden Isolatoren eingesetzt. Ein Isolator weist in der Regel einen zylindrischen Isolatorkörper auf, der außenseitig regelmäßig angeordnete Isolatorschirme auf­ weist. In herkömmlicher Bauweise ist der Isolator aus Porzel­ lan gefertigt.

In jüngerer Zeit geht die technische Entwicklung dahin, daß auf einen Isolatorkörper aus einem Verbundwerkstoff Silikon­ schirme aufgebracht werden. Diese weisen verbesserte techni­ sche Eigenschaften gegenüber der Ausführung aus Porzellan auf, sind jedoch teurer und schwieriger herzustellen. Die Isolatorschirme sind dabei regelmäßig in gleichbleibenden Ab­ ständen zueinander angeordnet. Zur Verbesserung der Isola­ toreigenschaften wurden bereits in der Vergangenheit Schirm­ anordnungen vorgesehen, bei denen zwischen den jeweiligen Schirmen jeweils ein zusätzlicher kleinerer Zwischenschirm angeordnet ist.

Isolatoren finden auch Verwendung bei sogenannten Durchfüh­ rungen, bei denen ein Leiter durch den Isolator durchgeführt ist. Bei Durchführungen ist die Beherrschung elektrischer Felder, insbesondere in den Endbereichen der Durchführung, gegenüber normalen Anwendungen zusätzlich erschwert.

Bei ungünstigen Feldverhältnissen, insbesondere an den An­ schlußenden von Isolatoren, kann es zu weiteren Isolations­ problemen kommen. Hierzu wird in der Regel der Isolator ver­ längert, wodurch sich die Schirmanzahl, seine Größe und auch sein Preis erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Isolator an­ zugeben, welcher bei ungünstigen elektrischen Feldverhältnis­ sen in Teilbereichen gegenüber dem Stand der Technik verbes­ serte elektrische Isolationseigenschaften aufweist.

Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Iso­ lator gemäß Anspruch 1. Demnach ist vorgesehen, daß der Iso­ latorkörper entlang seiner Länge zwei unterschiedliche Berei­ che mit unterschiedlicher Isolatorschirmdichte aufweist.

Hier wurde von der Idee ausgegangen, daß der Isolator entlang seiner Länge bezüglich seines Isolatorschirmabstands einen unregelmäßigen Aufbau haben kann. Auf diese Weise kann spezi­ ell in einem Bereich ungünstiger elektrischer Eigenschaften, insbesondere einer hohen elektrischen Längsbeanspruchung, dieser Bereich des Isolators mit verbesserten elektrischen Eigenschaften ausgestattet werden. Eine Verlängerung des Iso­ lators insgesamt ist dadurch verhindert.

Bevorzugt ist durch den Isolatorkörper in axialer Richtung ein Leiter geführt, so daß eine Durchführung gebildet ist. Damit ist insbesondere die Beherrschung schwieriger Feldzu­ stände im Endbereich der Durchführung gegeben. Dies gilt ins­ besondere, wenn in einem Endbereich eine Schirmelektrode zwi­ schen dem Leiter und dem Isolatorkörper angeordnet ist. Die Schirmelektrode endet dann bevorzugt etwa im Bereich des Ab­ schnitts mit erhöhter Isolatorschirmdichte. Damit ist auch dieser technisch problematische Bereich der Schirmelektrode auf einfache Weise beherrschbar.

Es ist günstig, wenn der Isolatorkörper an einem Ende, insbe­ sondere an seinem dem ersten Abschnitt zugewandten Ende, ei­ nen Flansch, insbesondere zur Montage, aufweist, an welchem die Schirmelektrode befestigt ist. Damit ist eine stabile Be­ festigung der Schirmelektrode gegeben.

Bevorzugt ist die Anzahl der Isolatorschirme bezogen auf die gleiche Länge im ersten Bereich etwa doppelt so hoch wie im zweiten Bereich. Die Isolatorschirme im zweiten Bereich kön­ nen in einem Abstand zueinander angeordnet sein, der etwa doppelt so groß ist wie der Abstand der Isolatorschirme im ersten Bereich. Auf diese Weise ist innerhalb der Bereiche eine regelmäßige Anordnung der Isolatorschirme gegeben, die jeweils für sich definierte elektrische Eigenschaften aufwei­ sen.

Bevorzugt weisen die Isolatorschirme im ersten Bereich wech­ selweise einen ersten bzw. zweiten Durchmesser auf, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Mit anderen Worten: Zwischen Isolatorschirmen gleichen Durchmes­ sers sind jeweils Zwischenschirme mit einem kleineren Durch­ messer angeordnet. Der Abstand der Isolatorschirme mit dem größeren Durchmesser entspricht dabei etwa dem Abstand der Isolatorschirme im zweiten Bereich. Eine bevorzugte Anwendung des Isolators ist als gasgefüllter SF6-Isolator gegeben. Da­ bei ist der Isolatorkörper endseitig verschlossen und innen­ seitig mit einem Isoliergas, insbesondere SF6, unter Druck gefüllt. Eine spezielle Anwendung ist dabei die sogenannte SF6-Freiluftdurchführung in der Hochspannungstechnik. Auch sind Anwendungen der Erfindung in Mittelspannungsanlagen oder bei Hochspannungstransformatoren, z. B. als Transformator­ durchführung, möglich.

Der Isolatorkörper kann im einfachsten Fall aus Porzellan ge­ fertigt sein. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, daß sein Isolatorkörper aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Gießharz, gefertigt ist, auf dem Isola­ torschirme aus einem Silikonwerkstoff angeordnet sind. Der Silikonwerkstoff hat gegenüber Porzellan den Vorteil, daß die Isolatorschirme einzeln oder für Teilbereiche gefertigt wer­ den können. Der Isolator wird also nicht in einem Stück, also in einer großen Form, hergestellt. Durch diese Art der Ferti­ gung ist es auf einfache Weise möglich, die Anzahl der Isola­ torschirme - auch in unterschiedlichen Größen und mit unter­ schiedlichen Abständen - variabel vorzusehen, so daß eine be­ sonders einfache Bildung des ersten und zweiten Bereichs ge­ geben ist. Dadurch sind individuelle Isolatoren mit verschie­ densten Isolatorschirmkonfigurationen technisch herstellbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert.

Die einzige Figur zeigt eine Durchführung 1 im Längsschnitt. Bei dieser Durchführung 1 kommt ein neuer Isolator 3 zur An­ wendung. Die Durchführung 1 weist prinzipiell einen allgemein bekannten Aufbau auf. Sie umfaßt dazu einen Flansch 5, der zur Befestigung der Durchführung 1 an einem elektrischen Bau­ teil, z. B. einer Hochspannungsschaltanlage oder einem Trans­ formator, dient. Der Flansch 5 verschließt die Durchführung 1 endseitig. Innenseitig ist durch den Isolator 3 ein Leiter 7 geführt, der endseitig Anschlußenden 9a und 9b aufweist. An dem dem Flansch 5 gegenüberliegenden Ende der Durchführung 1 ist der Isolator 3 mit einem Deckel 11 gasdicht verschlossen. Der Innenraum 13 der Durchführung 1 kann ggf. mit einem Iso­ liermittel, insbesondere einem Isoliergas, z. B. SF6, gefüllt sein.

Die vorliegende Durchführung 1 weist am Ende des Flansches 5 eine innenseitige Schirmelektrode 15 auf, die zur Beherr­ schung der ggf. sehr hohen Feldstärken zwischen Leiter 7 und dem Flansch 5 dient. Auf diese Weise ergeben sich im Endbe­ reich 17 der Schirmelektrode 15 erhöhte Längsbeanspruchungen des Isolators 3.

Zur Verbesserung dieser schwierigen elektrischen Eigenschaf­ ten des elektrischen Feldes, insbesondere im Hinblick auf die Problematik bei Verschmutzungen, weist der Isolator 3 einen besonderen Aufbau auf. In Längsrichtung weist der Isolator 3 nämlich einen ersten und einen zweiten Bereich A bzw. B auf. Der erste Bereich A liegt im Bereich der erhöhten elektri­ schen Längsbeanspruchung, also im Endbereich 17 der Schirme­ lektrode 15. Der erste Bereich A weist gegenüber dem zweiten Bereich B eine erhöhte Anzahl von Isolatorschirmen 19 bezogen auf die gleiche Länge auf. Mit anderen Worten: Dieser Bereich weist eine höhere Isolatorschirmdichte auf.

Die Anzahl der Isolatorschirme 19 im ersten Bereichs A ist dabei etwa doppelt so hoch wie die Anzahl im zweiten Bereich. Die Isolatorschirme 19 sind im ersten Bereich A in einem Ab­ stand zueinander angeordnet, der etwa halb so groß ist wie der der Isolatorschirme 19 im zweiten Bereich B. Die Anord­ nung der Isolatorschirme im ersten Bereich A kann auch so be­ schrieben werden, daß zwischen den Isolatorschirmen 19, die etwa denen des zweiten Bereichs B gleich sind, jeweils Zwi­ schenschirme 21 eingefügt sind. Jeder zweite Isolatorschirm oder Zwischenschirm 21 weist dabei einen Durchmesser auf, der kleiner als der der übrigen Isolatorschirme 19 ist. Im ersten Bereich A ist also immer wechselweise ein großer und ein kleiner Isolatorschirm 19 bzw. 21 vorgesehen. Damit sind be­ sonders gute elektrische Eigenschaften an der Außenseite des Isolators 3 gegeben, wodurch die elektrischen Beanspruchungen im Endbereich 17 beherrscht werden können.

Bevorzugt ist der Isolator 3 vorliegend als Verbundisolator ausgeführt. Die Isolatorschirme 19, 21 sind dabei als Sili­ konschirme (also aus einem Silikonwerkstoff gefertigt) ausge­ führt, die auf einem Isolatorkörper 23 angeordnet sind. Der Isolatorkörper 23 ist dabei aus einem Verbundwerkstoff, ins­ besondere einem glasfaserverstärkten Gießharz, gefertigt.

Wesentlicher Grundgedanke der vorliegenden neuen Idee ist, daß ein Isolator, insbesondere zur Verwendung bei einer Durchführung, eingesetzt wird, welcher in Längsrichtung Be­ reiche unterschiedlicher Isolatorschirmanzahl oder Isolator­ schirmdichte aufweist. Ggf. sind auch mehr als zwei Bereiche denkbar, wobei zwei Bereiche eine gleiche Isolatorschirmdich­ te aufweisen. Die Bereiche können auch völlig unterschiedli­ che Isolatorschirmdichten aufweisen. Prinzipiell zeigt die Durchführung 1 gemäß der Figur dabei einen Bereich A, der von Bereichen B und C eingeschlossen ist, die gleiche Isolator­ schirmdichten aufweisen. Die Bereiche sind dabei jeweils den jeweiligen elektrischen Anforderungen bezüglich der Fellstär­ kebelastung angepaßt und mit entsprechender Schirmausstattung versehen.

Claims (10)

1. Isolator (3) für hohe Spannung mit einem zylindrischen Isolatorkörper (23), der außenseitig regelmäßig angeordnete Isolatorschirme (19) trägt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Isolatorkörper (23) in Längsrich­ tung zumindest einen ersten und einen zweiten Abschnitt (A bzw. B) aufweist, wobei der erste Abschnitt (A) gegenüber dem zweiten Abschnitt (B) eine höhere Isolatorschirmdichte auf­ weist.

2. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bildung einer Durchführung durch den Isolatorkörper (23) in axialer Richtung ein Leiter (7) geführt ist.

3. Isolator nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Leiter (7) und dem Iso­ latorkörper (23) eine Schirmelektrode (15) angeordnet ist, welche etwa im Bereich des ersten Abschnitts (A) endet

4. Isolator nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Isolatorkörper (23) an einem Ende einen Flansch (5), insbesondere zur Montage, aufweist, an welchem die Schirmelektrode (15) befestigt ist.

5. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Isolator­ schirmen (19, 21) im ersten Abschnitt (A) etwa doppelt so hoch wie im zweiten Abschnitt (B) ist.

6. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorschirme (19) im zweiten Abschnitt (B) in einem Abstand zueinander angeord­ net sind, der etwa doppelt so groß wie der Abstand der Isola­ torschirme (19, 21) im ersten Abschnitt (A) ist.

7. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorschirme (19, 21) im ersten Abschnitt wechselweise einen ersten bzw. einen zweiten Durchmesser aufweisen, wobei der erste Durch­ messer größer als der zweite Durchmesser ist.

8. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolatorkörper (23) endseitig geschlossen und innenseitig mit einem Isoliergas, insbesondere SF6, gefüllt ist.

9. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorschirme (19, 21) aus einem Silikonwerkstoff sind.

10. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Iso­ latorkörper (23) aus Porzellan oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem glasfaserverstärktem Gießharz, gefertigt ist.