DE19916392B4

DE19916392B4 - Verbindungsbereich an einer gekapselten, gasisolierten Hochspannungsanlage

Info

Publication number: DE19916392B4
Application number: DE1999116392
Authority: DE
Inventors: Dieter Lorenz; Manfred Meinherz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2019-04-01
Also published as: DE19916392A1

Abstract

Verbindungsbereich an einer gekapselten, gasisolierten Hochspannungsanlage,
bei dem der Randbereich eines Isolators zwischen den Ringflanschen (1, 2) von zwei miteinander verbundenen Kapselungsabschnitten eingespannt ist und dieser Randbereich eine metallene Ringarmatur (22) aufweist, in der der eigentliche, aus Gießharz bestehende Isolierkörper (21, 29) des Isolators mit seinem äußeren Randbereich formschlüssig derart eingegossen ist, daß zwischen der Außenfläche des Isolierkörpers (21, 29) und der Innenfläche der Ringarmatur (22) ein Ringspalt (14) vorhanden ist,
bei dem im Randbereich des Isolierkörpers (21, 29) beidseitig jeweils eine ringförmige Ausnehmung (23) zur Bildung von Dichtflächen zur Anlage eines Dichtungsringes (24, 24', 24'', 24''') und zur Aufnahme eines Dichtungsringes (24, 24', 24'', 24''') vorgesehen ist,
bei dem der Ringspalt (14) dadurch an einen der beiden an den Isolator angrenzenden Gasräume angeschlossen ist, daß eine der beiden ringförmigen Ausnehmungen (23) des Isolierkörpers (21, 29) von einem Kanal (20) hintergriffen ist, der den Ringspalt (14) mit...

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Energieübertragung und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung von gekapselten, gasisolierten Hochspannungsanlagen anzuwenden, bei denen zwischen zwei miteinander verbundenen Kapselungsabschnitten unter Verwendung eines Isolators ein Verbindungsbereich gebildet wird.
Bei gasisolierten Hochspannungs-Schaltanlagen und gasisolierten Rohrleiteranlagen ist es üblich, benachbarte Kapselungsabschnitte in der Weise miteinander zu verbinden, daß ein scheiben- oder trichterförmiger Isolator mit seinem Randbereich zwischen die Ringflansche der beiden benachbarten Kapselungsabschnitte eingespannt wird. Der Randbereich derartiger Isolatoren, bei denen es sich um gasdurchlässige oder der Abschottung dienende Isolatoren handeln kann, weist eine metallische Ringarmatur auf, die den eigentlichen, aus Gießharz bestehende Isolierkörper des Isolators umfaßt. Bei der Herstellung eines solchen Isolators entsteht zwischen der Außenfläche des Isolierkörpers und der Innenfläche der Ringarmatur ein Spalt. Dieser Spalt wird gegen die Gasräume der Hochspannungsanlage dadurch abgedichtet, daß der Isolierkörper an jeder Stirnseite des Randbereiches mit einer umlaufenden Ausnehmung in Form einer Ringnut zur Aufnahme eines Dichtuntsringes versehen ist ( DE 25 26 671 A1 , DE 26 24 908 C2 ). Der außerhalb der Gasräume liegende Spalt füllt sich daher mit Luft, die – in Abhängigkeit von der Entfernung des Spaltes von den Hochspannungspotential führenden Teilen der Anlage und von der Höhe der an den Potential führenden Teilen anliegenden Spannung – einer elektrischen Feldstärke ausgesetzt ist. Bei kompakter Bauweise der Anlage kann es zu unerwünschten Teilentladungen im Bereich des Luftspaltes kommen.
Weiter ist bekannt, einen Isolator bei gasisolierten Hochspannungs-Schaltanlagen derart auszugestalten, dass in den Isolator eine dielektrisch günstig ausgebildete Elektrode eingebettet ist. Zur Abdichtung des Isolators mit der eingebetteten Elektrode sind entsprechende Rundschnurdichtungen vorgesehen. Die Rundschnurdichtungen dichten den Innenraum der bekannten gasisolierten Schaltanlage gegenüber der Umgebung ab. Dabei ist die Anordnung der Rundschnurdichtungen derart vorgesehen, dass ein zwischen dem Isolator und umlaufenden Ringen ausgebildeter Ringspalt von einem im Innern der gasisolierten Schaltanlage angeordnetem Isoliermedium nicht durchspült ist ( DE 196 21 710 A1 ).
Aus der EP 0 457 081 A1 geht ein weiterer Isolator für eine gasisolierte metallgekapselte Hochspannungsanlage hervor, welche im Randbereich angeordnete Dichtungsringe aufweist. Ein an einem metallenen Ring entstehender Ringspalt ist nicht dem im Innern der metallgekapselten Hochspannungsanlage angeordneten Isoliermedium ausgesetzt.
Aus der französischen Patentanmeldung FR 2 483 695 A1 geht hervor zur Verbesserung der Abdichtung eines Isolators an einer gasisolierten Schaltanlage mehrere Dichtelemente vorzusehen.
Um den Spalt zwischen dem Isolierkörper und der metallischen Ringarmatur frei von Teilentladungen zu halten, ist ausgehend von dem bekannten Verbindungsbereich bereits vorgeschlagen worden (ältere Patentanmeldung 198 55 016.2), den Spalt an einen der beiden an den Isolator angrenzenden Gasräume anzuschließen. Diese Maßnahme hat zur Folge, daß auch der Spalt mit dem in der Hochspannungsanlage vorhandenen Isoliergas gefüllt ist und daher die gleichen dielektrischen Eigenschaften wie der Gasraum der Hochspannungsanlage aufweist. Die höhere dielektrische Festigkeit des Isoliergases gegenüber Luft unterbindet daher das Auftreten von Teilentladungen. – Die Füllung des Spaltes zwischen Isolierkörper und Ringarmatur kann dabei mittels einer Bohrung realisiert werden, die den Spalt mit einem der angrenzenden Gasräume verbindet. Fertigungtechnisch einfacher ist es, eine umlaufende Ausnehmung des Isolierkörpers mit einem Kanal zu hintergreifen, der den Spalt mit dem Gasraum verbindet; gemäß der älteren Patentanmeldung ist dabei die metallische Ringarmatur an jeder Stirnseite mit einer Ringnut zur Aufnahme eines Dichtungsringes zu versehen.
Diese Maßnahmen sehen also zusätzliche Dichtungsbereiche radial außerhalb des Spaltes vor und sehen zugleich vor, daß der Spalt von einem der beiden an den Isolator angrenzenden Gasräume aus zugänglich ist, während der Spalt gegenüber dem jeweils anderen Gasraum durch die am Isolierkörper vorhandene zweite Dichtung abgeschottet bleibt. Wenn der Isolator als Schottisolator ausgebildet ist, ist auf diese Weise eine kommunizierende Verbindung zwischen den beiden angrenzenden Gasräumen über den Spalt verhindert.
Die gemäß der älteren Anmeldung vorgesehene Ausgestaltung des Verbindungsbereiches ermöglicht es, den Verbindungsbereich in radialer Richtung kompakter als bisher zu gestalten, also die radiale Ausladung des Flanschbereiches zu verkleinern und gegebenenfalls den Durchmesser der Kapselung kleiner zu wählen.
Ausgehend von dem in der älteren Patentanmeldung 198 55 016.2 beschriebenen Verbindungsbereich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ausgestaltung des Dichtbereiches konstruktiv zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Durch diese Maßnahme braucht zur Abdichtung des Ringspaltes gegen den Außenraum einerseits und gegen die Innenräume der Hochspannungsanlage andererseits nur jeweils ein Dichtring an den beiden Seiten des Isolators verwendet zu werden, wodurch zugleich die Montage vereinfacht wird.
Die konstruktive Ausgestaltung des Dichtraumes kann so erfolgen, daß die durch die Ausnehmungen gebildeten Dichtbereiche im Querschnitt die Form eines spitzwinkligen Dreiecks aufweisen, dessen Basis von der ringförmigen Ausnehmung am Isolierkörper gebildet wird. Die anderen beiden Seiten dieses Dreieckes werden dann einerseits von der Innenfläche der Ringarmatur und andererseits von dem Ringflansch des angrenzenden Kapselungsabschnittes gebildet. In den im Querschnitt dreieckförmigen Dichtraum wird dann ein entsprechend bemessener ringförmiger Dichtring eingelegt.
Unter Beibehaltung der im Querschnitt dreieckigen Form des Dichtraumes kann man auch so vorgehen, daß die eine Seite des spitzwinkligen Dreieckes von der ringförmigen Ausnehmung des Isolierkörpers, eine andere Seite von einer gleichartigen ringförmigen Ausnehmung an der Ringarmatur und die dritte Seite vom Ringflansch des zugehörigen Kapselungsabschnittes gebildet wird. Hierbei kann der angrenzende Ringflansch des Kapselungsabschnittes die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreieckes bilden. – Anstelle eines rechtwinkligen Dreieckes der Querschnitt des Dichtungsraumes auch die Form eines allgemein gleichschenkligen Dreieckes aufweisen. Alternativ kann man den Dichtungsraum auch im Querschnitt die Form eines Rechteckes geben, wobei dieses durch je eine Ringschulter am Isolierkörper und an der Ringarmatur gebildet ist. Die beiden Ringschultern können dabei in radialer Richtung eine unterschiedliche Tiefe aufweisen, also asymmetrisch zum Ringpult angeordnet sein, damit beim Einfügen des Dichtringes dieser zunächst auf einem glatten Nutgrund aufliegt.
Wie in der älteren Anmeldung beschrieben, wird auch bei der vorliegenden Ausgestaltung des Dichtraumes der Anschluß des Ringspaltes an einen der Gasräume der Hochspannungsanlage dadurch realisiert, daß entweder eine Bohrung vorgesehen wird, die den Spalt mit einem der angrenzenden Gasräume verbindet, oder daß man die umlaufende Ausnehmung am Isolierkörpers mit einem Kanal hintergreift, der den Ringspalt mit dem Gasraum verbindet. Bei dieser Ausnehmung handelt es sich zweckmäßig um eine einfach oder mehrfach am Umfang des Isolierkörpers vorgesehene, in die umlaufende Ausnehmung eingearbeitete Nut.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 1 bis 3 dargestellt. Dabei zeigt
1 die Ausgestaltung des Dichtraumes mit dreieckiger Querschnittsform und umlaufender Ausnehmung am Isolierkörper,
2 die Ausgestaltung des Dichtraumes mit ebenfalls dreieckiger Querschnittsform, jedoch umlaufenden Ausnehmungen am Isolierkörper und an der Ringarmatur und
3 die im Querschnitt rechteckförmige Ausgestaltung des Dichtraumes.
In den 1 bis 3 ist jeweils im linken Teil der Dichtring im unverpreßten Zustand und im rechten Teil im verpreßten Zustand dargestellt.
1 zeigt in Anlehnung an 2 der älteren Patentanmeldung den Verbindungsbereich zwischen zwei einander benachbarten Flanschen 1 und 2 zweier Kapselungsabschnitte einer Hochspannungsanlage, wobei zwischen den beiden Flanschen der äußere Teil des Isolierkörpers 21 eines Schottisolators zusammen mit einer metallenen Ringarmatur 22 angeordnet ist. Zwischen dem Isolierkörper 21 und der Ringarmatur 22 ist ein Ringspalt 14 vorhanden. An den beiden Enden des Ringspaltes ist dieser durch zwei umlaufende Ausnehmungen 23 am Isolierkörper 21 zu einem dreieckförmigen Dichtraum erweitert, in den jeweils ein Dichtring 24 eingelegt ist, der im verpreßten Zustand 24' den Dichtraum im wesentlichen ausfüllt. Die rechtsseitig angeordnete umlaufende Ausnehmung 23 ist von einem Kanal 20 hintergriffen, der den Ringspalt 14 mit dem Gasraum 7 der Hochspannungsanlage verbindet.
Gemäß 2 sind sowohl der Isolierkörper 21 als auch die Ringarmatur 24 an den Enden des Ringspaltes mit einer ringförmigen Ausnehmung 23 bzw. 25 nach Art einer Fase versehen, wodurch sich ein ebenfalls dreieckförmiger, vorzugsweise rechtwinklig-gleichschenkliger Dichtraum ergibt, dessen Basis von dem jeweiligen Ringflansch 1 bzw. 2 gebildet wird.
Gemäß 3 sind der Isolierkörper 29 und die Ringarmatur 26 an den Enden des Spaltes 14 jeweils mit einer Ringschulter 27 bzw. 28 versehen, wodurch sich ein rechteckförmiger Dichtungsraum ergibt. Dabei ist die radiale Tiefe der Ringschulter 27 an der Ringarmatur etwas größer als die radiale Tiefe der Ringschulter 28 am Isolierkörper 29 gewählt, so daß der Dichtring 24 beim Einlegen in den jeweiligen Dichtraum zunächst an der Ringarmatur zum Anliegen kommt und erst beim Verspannen der Ringflansche 1 und 2 in den vom Isolierkörper 29 gebildeten Teil des Dichtbereiches eindringt.
Durch die beschriebenen Ausgestaltungen ist gewährleistet, daß der Ringspalt 14 mit Hilfe nur jeweils eines Dichtringes gegen den Außenraum abgedichtet ist und zugleich an der einen Seite des Isolierkörpers gegen den angrenzenden Gasraum abgedichtet ist. Auf der anderen Seite ist durch den Kanal 20 jeweils eine Kommunikation mit dem dort angrenzenden Gasraum gegeben, wobei sich der Dichtring in den übrigen Bereichen an der Ausnehmung des Isolierkörpers abstützt.

Claims

Verbindungsbereich an einer gekapselten, gasisolierten Hochspannungsanlage, bei dem der Randbereich eines Isolators zwischen den Ringflanschen (1, 2) von zwei miteinander verbundenen Kapselungsabschnitten eingespannt ist und dieser Randbereich eine metallene Ringarmatur (22) aufweist, in der der eigentliche, aus Gießharz bestehende Isolierkörper (21, 29) des Isolators mit seinem äußeren Randbereich formschlüssig derart eingegossen ist, daß zwischen der Außenfläche des Isolierkörpers (21, 29) und der Innenfläche der Ringarmatur (22) ein Ringspalt (14) vorhanden ist, bei dem im Randbereich des Isolierkörpers (21, 29) beidseitig jeweils eine ringförmige Ausnehmung (23) zur Bildung von Dichtflächen zur Anlage eines Dichtungsringes (24, 24', 24'', 24''') und zur Aufnahme eines Dichtungsringes (24, 24', 24'', 24''') vorgesehen ist, bei dem der Ringspalt (14) dadurch an einen der beiden an den Isolator angrenzenden Gasräume angeschlossen ist, daß eine der beiden ringförmigen Ausnehmungen (23) des Isolierkörpers (21, 29) von einem Kanal (20) hintergriffen ist, der den Ringspalt (14) mit dem angrenzenden Gasraum verbindet, wobei die ringförmigen Ausnehmungen (23) derart an den beiden Enden des Ringspaltes (14) angeordnet sind, daß auch die Innenfläche der Ringarmatur (22) Dichtflächen zur Anlage der Dichtungsringe (24, 24', 24'', 24''') bildet.
Verbindungsbereich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ausnehmungen (23) gebildeten Dichtbereiche im Querschnitt die Form eines Dreiecks aufweisen, dessen Ba sis jeweils von der ringförmigen Ausnehmung (23) des Isolierkörpers (21, 29) gebildet wird.
Verbindungsbereich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ausnehmungen (23) gebildeten Dichtbereiche im Querschnitt die Form eines Dreiecks aufweisen, dessen Seiten von der jeweiligen ringförmigen Ausnehmung (23) des Isolierkörpers (21), einer gleichartigen ringförmigen Ausnehmung (25) der Ringarmatur (22) und dem Ringflansch (2) des zugehörigen Kapselungsabschnittes gebildet werden.
Verbindungsbereich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ausnehmungen (23) gebildeten Dichtbereiche die Form eines Rechteckes haben, das durch je eine Ringschulter (27, 28) am Isolierkörper (29) und an der Ringarmatur (26) gebildet ist.