DE19952719A1 - Isolator für eine Hochspannungsschaltanlage - Google Patents

Abstract

Zur Abstützung eines auf Hochspannungspotential liegenden Teiles einer Hochspannungsschaltanlage dient ein aus Gießharz bestehender Isolator (1), dessen quaderförmiger Gießharzkörper (2) einen oberen und einen unteren Anschlußbereich (10, 11) sowie zwei die beiden Anschlußbereiche seitlich verbindende Wände (12, 13) aufweist. In die Anschlußbereiche (10, 11) sind als großflächige Elektroden ausgebildete Anschlußarmaturen (3, 4) eingebettet.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter und ist bei Hochspannungsschaltanlagen anzuwenden, die zur Abstützung von auf Hochspannungspotential liegenden Teilen gegen ein auf Erdpotential liegendes Tragelement einen aus Gießharz bestehenden Isolator aufweisen, der im Bereich zwi­ schen den beiden Anschlußarmaturen einen nicht mit Gießharz ausgefüllten Bereich aufweist.

Bei einer bekannten druckgasisolierten Hochspannungsschaltan­ lage ist zum Antrieb des Schaltstiftes eines Schubtrenners ein als Isolierstoffwelle bezeichneter zylindrischer Isolator vorgesehen, der sich mit seiner einen Stirnfläche an der Me­ tallkapselung abstützt und an dessen anderer Stirnfläche sich eine mit einem Zahnrad versehene Welle zum Antrieb des Schaltstiftes abstützt. Der Isolator ist dabei mit Rippen zur Verbesserung der Kriechweglänge versehen (DE 15 40 513 A1).

Bei einer anderen bekannten druckgasisolierten, metallgekap­ selten Hochspannungsschaltanlage ist zum Antrieb eines Trenn­ schalters ein Isolator vorgesehen, der aus einem hohlen Gieß­ harzkörper besteht, welcher erdseitig und hochspannungsseitig mit rotationssymmetrischen Anschlußarmaturen versehen ist. Der Gießharzkörper ist aus zwei hutartigen Teilen zusammenge­ setzt, wobei jedes hutartige Teil zwei Abschnitte wesentlich verschiedenen Durchmessers aufweist und der Abschnitt kleine­ ren Durchmessers in den Abschnitt größeren Durchmessers hin­ einragt. Diese Ausgestaltung führt bei geringer axialer Länge zu einer großen Kriechweglänge und auch zu einer besonders langen Durchschlagstrecke im Isolierstoff. Die hohle Ausge­ staltung führt außerdem zu Materialeinsparungen (DE 21 42 119 B1).

Zur Abstützung von auf Hochspannungspotential liegenden Lei­ tern in gekapselten Hochspannungsanlagen sind weiterhin säu­ lenförmige Isolatoren bekannt, die im Bereich ihrer Anschluß­ flächen eine Ausnehmung aufweisen, die mit einer leitfähigen Schicht versehen ist und in der ein Metallzapfen sitzt, der einen Bolzen zur Befestigung des Leiters aufnimmt. Die Anord­ nung der Metallzapfen und der leitfähigen Schicht dient dabei zur Senkung der Spannungsgradienten in den kritischen Berei­ chen, die in der Nähe der Anschlußstellen des Isolators an die Leiter liegen (CH 512 810, Fig. 2).

Als Träger von Befestigungsmitteln für die Enden von Kabeln sowie von elektrischen Geräten wie Schaltern ist weiterhin ein Stützisolator bekannt, der bevorzugt aus einem thermopla­ stischen Kunststoff wie Polyamid gefertigt ist und konstruk­ tiv aus zwei mit Abstand ineinanderliegenden Rohren besteht, die durch radiale Längsstege und eine Querwand verbunden sind. In die Enden des inneren Rohres sind dabei metallene Gewindebuchsen eingelassen, die zum Befestigen des Stützers auf eine Unterlage und zum Anbringen von Armaturen und Gerä­ ten dienen. Die Höhe eines solchen Stützers richtet sich nach der jeweils anliegenden Spannung. - Ein derartiger Stütziso­ lator weist somit einen oberen und einen unteren Anschlußbe­ reich auf, wobei die Enden der beiden Rohre und die Stege ei­ ne Anschlußfläche bilden, und enthält im Innern des äußeren Rohres drei sich axial erstreckende Hohlräume (DD 68 546).

Bei einem anderen bekannten, aus Gießharz bestehenden Stützi­ solator sind die am Kopf- und Fußende eingebetteten Lager für die Anschlußarmaturen als zylindrische Zapfen mit anschlie­ ßendem Kugelkopf gestaltet. Wenigstens eines dieser beiden Lager kann nach innen versetzt im Isolierkörper angeordnet sein, um die Umbruchsfestigkeit des Stützisolators zu verbes­ sern (DE 17 55 456 U).

Ausgehend von einem Isolator mit den Merkmalen des Oberbe­ griffes des Patentanspruches 1 (DD 68 546) liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufbau des Iso­ lators dahingehend zu vereinfachen, daß er bei kurzer Höhe eine möglichst hohe Spannungsfestigkeit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Gießharzkörper eine quaderförmige, mit Abrundungen versehene Kontur aufweist, wobei

• - der Mittenbereich aus zwei seitlich angeordneten Wänden be­ steht,
• - die beiden Anschlußarmaturen als großflächige Elektroden ausgebildet und in die beiden Anschlußbereiche eingebettet sind und
• - die beiden Anschlußarmaturen die obere und die untere, je­ weils plan gestaltete Anschlußfläche bilden.

Ein derart ausgebildeter Isolator zeichnet sich bei kurzer Höhe durch eine große Spannungsfestigkeit, durch geringen Ma­ terialverbrauch und durch einfache Herstellung aus. Die groß­ flächigen Elektroden, die vorzugsweise die Form einer flachen Kuppel haben, vermeiden hohe Spannungsgradienten an der Ober­ fläche der Elektroden. Durch die Gestaltung des Mittelberei­ ches mit zwei seitlich angeordneten Wänden wird im Bereich zwischen den beiden Elektroden ein Gasraum geschaffen, der zu einem Gießharz-Gas-Gießharz-Dielektrikum und damit zu einer dielektrischen Entlastung des Gießharzes im Bereich des eng­ sten Elektrodenabstandes führt. Hierzu kann es zweckmäßig sein, wenn die Wände nach außen gewölbt sind. - Der Gießharz­ körper ist im übrigen im Bereich des Gasraumes zugänglich, z. B. für Reinigungszwecke. Weiterhin vermeidet die Verbindung der beiden die Elektroden enthaltenden Anschlußbereiche über Wände Gießharzanhäufungen, die beim Abkühlen während der Fer­ tigung zu Lunkerbildungen neigen könnten. Der Materialaufwand kann gegebenenfalls durch fensterartige Durchbrechungen in den Wänden weiter reduziert werden. - Zur Anpassung des neuen Isolators an spezielle dielektrische Verhältnisse kann der Gießharzkörper im übrigen im Bereich der beiden Wände mit ei­ ner äußeren und/oder einer inneren Rippe oder mit einer par­ allel zu den beiden Anschlußflächen verlaufenden Zwischenwand versehen sein.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Isolator kann sowohl eine Stützerfunktion wahrnehmen als auch gleichzeitig zur Übertragung eines Drehmomentes dienen. Er kann sowohl in ge­ kapselten Anlagen als auch in Luft verwendet werden.

Vier Ausführungsbeispiele des neuen Isolators sind in den Fig. 1 bis 6 dargestellt. Dabei zeigen die

Fig. 1 bis 3 einen ersten Isolator im Längs- und Quer­ schnitt sowie in Draufsicht,

Fig. 4 einen zweiten Isolator mit im Bereich der Wände angeordneten Rippen,

Fig. 5 einen dritten Isolator mit einer im Bereich der Wände angeordneten Zwischenwand und

Fig. 6 einen vierten Isolator mit in den Wänden angeordneten Fenstern im Längsschnitt.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen in verschiedenen Darstellungen ei­ nen Isolator 1, der aus einem Gießharzkörper 2 und der oberen Anschlußarmatur 3 sowie der unteren Anschlußarmatur 4 be­ steht. Der Gießharzkörper 2 hat im wesentlichen eine mit Ab­ rundungen versehene quaderförmige Kontur und ist in einen oberen Anschlußbereich 10, einen unteren Anschlußbereich 11 und in einen aus den beiden seitlich angeordneten, einander gegenüberliegenden Wänden 12 und 13 bestehenden Mittenbereich gegliedert. Die beiden rotationssymmetrisch ausgebildeten An­ schlußarmaturen 3 und 4 bilden zunächst eine obere und eine untere plane Anschlußfläche 23, 24 und außerdem jeweils eine Elektrode 25, 26 in Form einer flachen Kuppel. Jede Anschluß­ armatur ist in den zugehörigen Anschlußbereich des Gießharz­ körpers bündig eingebettet. - Durch der aus den zwei Wänden 12 und 13 gebildeten Mittenbereich befindet sich im Zentrum des Isolierkörpers zwischen den beiden als Elektroden dienen­ den Anschlußarmatuzen 3 und 4 ein Gasraum 5.

Bei dem Isolator gemäß Fig. 4 sind im Bereich der Wände 14 und 15 jeweils eine äußere Rippe 16 sowie eine innere Rippe 17 vorgesehen, um den Kriechweg zwischen den beiden auf un­ terschiedlichen Potential liegenden Anschlußarmaturen zu ver­ längern.

Bei dem Isolator gemäß Fig. 5 ist zwischen den beiden Wänden 19 und 20 eine horizontale Zwischenwand 18 vorgesehen.

Bei dem Isolator gemäß Fig. 6 ist in den seitlich angeordne­ ten Wänden 21 ein fensterartiger Durchbruch 22 vorgesehen.

Claims (6)

1. Mit einer oberen und einer unteren Anschlußfläche versehe­ ner Isolator zur Abstützung von auf Hochspannungspotential liegenden Teilen einer Hochspannungsschaltanlage gegen ein auf Erdpotential liegendes Tragelement, bestehend aus einem Gießharzkörper, der in einen oberen und einen unteren Anschlußbereich (10, 11) und einen die beiden Anschlußbereiche verbindenden Mittenbereich (12, 13) geglie­ dert, jeweils erdseitig und hochspannungsseitig mit einer me­ tallenen, rotationssymmetrischen Anschlußarmatur versehen und im Mittenbereich mit wenigstens einem Hohlraum versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießharzkörper (2) eine quaderförmige, mit Abrundun­ gen versehene Kontur aufweist, wobei

• 1. der Mittenbereich aus zwei seitlich angeordneten Wänden (12, 13) besteht,
• 2. die beiden Anschlußarmaturen (3, 4) als großflächige Elek­ troden (25, 26) ausgebildet und in die beiden Anschlußberei­ che eingebettet sind und
• 3. die beiden Anschlußarmaturen die obere und die untere, je­ weils plan gestaltete Anschlußfläche (23, 24) bilden.

2. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (12, 13) nach außen gewölbt sind.

3. Isolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießharzkörper im Bereich der beiden Wände (14, 15) mit einer äußeren und/oder einer inneren Rippe (16, 17) verse­ hen ist.

4. Isolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießharzkörper im Bereich der Wände (19, 20) mit einer parallel zu den Anschlußflächen verlaufenden Zwischenwand (18) versehen ist.

5. Isolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (21) des Gießharzkörpers mit fensterartigen Durchbrechungen (22) versehen sind.

6. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (25, 26) die Form einer flachen Kuppel ha­ ben.