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Gekapselte, gasisolierte Hochspannungsleitung Die Erfindung bezieht
sich auf eine gekapselte, gasisolierte Hochspannungsleitung mit einem rohrförmigen
Gehäuse und einem gegenüber diesem Gehäuse mittels Isolierstoffkörpern abgestützten
elektrischen Leiter sowie mit parallel zum Leiter verlaufendem Erdleiter.
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Mit derartigen gasisolierten Hochspannungsleitungen kann elektrische
Energie mit hohen Spannungen und hohen Strömen, z.B. 220 kV bei 3000 A, in dichtbesiedelten
Gebieten, insbesondere unterirdisch, übertragen werden. Es ist üblich, für die Kapselung
der Hochspannungsleitungen Metallgehäuse zu verwenden, die eine Begrenzung des bei
der Ubertragung bestehenden elektrischen Feldes gegenüber dem Außenraum bewirkt.
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Aus der Dv-OS 2 021 066 ist eine gekapselte, gasisolierte Hochspannungsleitung
mit einem aus Isolierstoff bestehenden Gehäuse bekannt, in dem ein elektrischer
Leiter gefuhrt und gegenüber dem Gehäuse mittels Isolierstoffkörpern abgestützt
ist. In die Wandungen der Gehäuse sind Beläge aus elektrischem leitendem Material
eingebettet. Die Beläge sollen vom Isolierstoff umschlossen sein und können beispielsweise
aus einem Messinggeflecht oder aus einem aufgewickelten Kupferband hergestellt sein.
Auf diese Weise soll eine eindeutige Begrenzung des elektrischen Feldes erzielt
werden, ohne daß unerwünschte, durch den Betriebsstrom induzierte Ströme auftreten
können,
die die Belastbarkeit der Hochspannungsleitung herabsetzen.
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Bei der bekannten Hochspannungsleitung müssen die Beläge vor dem Herstellen
der Isolierstoffwandungen in einer Form fixiert werden und dann vom Isolierstoff
umgeben werden. Bei Verwendung von Bändern als leitender Belag ist eine komplizierte
Wickeltechnik vorzusehen, wobei es schwierig ist, das Isolierstoffrohr spalt- und
lunkerfrei zu fertigen.
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Bei der aus der D2-OS 2 021 066 bekannten Ausführungsform einer Hochspannungsleitung
ist der Schirm innerhalb der Wandungen mit einem Erdleiter galvanisch verbunden,
der außerhalb der Kapselung parallel zum elektrischen Leiter entlang der Hochspannungsleitung
angeordnet ist.
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Bei auftretenden Störlichtbögen innerhalb der Kapselung, die zwischen
dem elektrischen Leiter und dem Schirm entstehen und unter der Wirkung von Stromkräften
zu laufen beginnen, besteht die Gefahr, daß die Kapselung zerstört wird. Eine Zerstörung
der Kapselung ist zu erwarten, weil zum einen der Schirm den Lichtbogenstrom nur
bedingt führen kann und zum anderen der bereits vom Gasdruck beanspruchte Isolierstoff
den Temperaturen im Bereich der Lichtbogenfußpunkte nur unzureichend standhält.
Um eine Zerstörung der Kapselung auszuschließen, müßte hinsichtlich der Schirmquerschnitte
und der Isolierstoffe ein Aufwand getrieben werden, der die Wirtschaftlichkeit einer
Hochspannungsleitung mit einer Kunststoffkapselung gegenüber einer mit Metallkapselung
beeinträchtigt.
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Ausgehend von einer gasisolierten elektrischen Hochspannungsleitung
der eingangs genannten Art besteht die Aufgabe, die Fertigung der-Kapselung aus
Kunststoff zu vereinfachen und die Betriebssicherheit der Hochspannungsleitung zu
verbessern.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß der Erdleiter von
mindestens zwei in das Innere des Gehäuses vorspringenden, gleichmäßig über den
Umfang des Gehäuses verteilt angeordneten Elektroden gebildet ist und daß das Gehäuse
aus einem durch die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Zusätze balbleitend gemachten
Isolierstoff besteht und mit den Elektroden elektrisch leitend verbunden ist.
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Sofern ein Störlichtbogen entsteht, bildet sich dieser zwischen den
Elektroden und dem elektrischen Leiter aus. Die Querschnitte der Elektroden können
im Gegensatz zu den Querschnitten des Schirmes bei der bekannten Ausführungsform
wirtschaftlich so bemessen werden, daß sie den Lichtbogenstrom auch über eine längere
Zeit führen können. Die gleichmäßige Verteilung der beiden Elektroden über den Umfang
des Gehäuses ergibt eine günstige Beldverteilung, so daß das in der Nähe der Kapselung
auftretende elektrische Feld vergleichsweise gering ist. Das Austreten dieser geringen
Feldkomponenten wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß das Gehäuse aus
einem halbleitenden Isolierstoff besteht.
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Wenn man als Isolierstoff Kunststoffmaterialien, z. B. Thermoplaste,
in Betracht zieht, die mit Graphitstaub oder Ruß versetzt sind, kann man die Kapselung
der Hochspannungsleitungen nach der Erfindung im Extruder fertigen. Selbstverständch
kommen auch andere, insbesondere extrudierbare Kunststoffmaterialien bei der Fertigung
einer Hochspannungsleitung nach der Erfindung in Frage. Das mit den Elektroden verbundene
Gehäuse bleibt bei der Rochspannungsleitung gemäß der Erfindung beim Auftreten eines
Störlichtbogens weitgehend unbelastet, da das Kunststoffmaterial der Kapselung nicht
unmittelbar durch den Lichtbogen beansprucht wird.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispi el der Eochspannungsleitung
nach
der Erfindung sind die Elektroden mit dem elektrischen Leiter und den ihn tragenden
Isolierstoffkörpern als selbsttragende Konstruktion ausgeführt, die vorteilhaft
in das rohrförmige Gehäuse einschiebbar geführt ist. Die Elektroden können bei dieser
Ausführungsform durch fehlende Kontakte mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbunden
sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Hochspannungsleitung nach der
Erfindung sind anhand der Zeichnung beschrieben.
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Die Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine gekapselte,
gasisolierte Hochspannungsleitung nach der Erfindung.
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In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform einer gekapselten, gasisolierten
Hochspannungsleitung in einem der Figur 1 entsprechenden Schnitt schematisch dargestellt.
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Die Figur 1 zeigt eine Hochspannungsleitung mit einem aus Isolierstoff
bestehenden Gehäuse 1, der durch die elektrische Leitfähigkeit erhöhende Zusätze,
z.B. Ruß oder Graphitstaub, halbleitend gemacht ist. Mit dem Gehäuse 1 sind zwei
in das Innere 2 des Gehäuses 1 vorspringende Elektroden 3 angeordnet, die sich diametral
gegenüberstehen. Die Elektroden sind mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbunden.
Zentrisch im Gehäuse 1 ist ein elektrischer Leiter 4 mittels Isolierstoffkörpern
abgeatützt, die z.B. nach Art einer den lichten Querschnitt der Kapselung 1 ausfüllenden
Isolierstoffscheibe 5 ausgebildet sein können. Die Elektroden 3 sind untereinander
elektrisch leitend verbunden und bilden den dem elektrischen Leiter 4 zugeordneten
Erdleiter.
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Beim dargestellten Aus führungsbei spiel sind die 5 ch eibenförmi
-gen Isolierstoffkörper 5 so ausgeführt, daß sie in das rohrförmige
Gehäuse
1 einschiebbar sind und gemeinsam mit den Elektroden 9 und dem elektrischen Leiter
4 eine selbsttragende Konstruktion bilden. Hierzu können die Elektroden 3 auf ihrer
der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses 1 zugewandten Seite mit federnden Kontakten
ausgestattet sein, die die galvanisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden
und dem rohrförmigen Gehäuse 1 herstellen.
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Aus Figur 1 ist ein Feldlinienbild ersichtlich, das ein Isoliergas
im Innenraum der rohrförmigen Kapselung 1 mit der relativen Dielektrizitätskonstanten
Er = 1 voraussetzt. Ferner liegt dem Feldlinienbild die Annahme zugrunde, daß die
rohrförmige Kapselung der Hochspannungsleitung in Erdreich eingebettet ist, das
beispielsweise eine Dielektrizitätskonstante Er = 5 aufweist. Ferner ist beim Feldbild
vorausgesetzt, daß das Kapselungsmaterial keine leitenden Zusätze enthält. Die Versetzung
des Isolierstoffes mit einem die elektrische Leitfähigkeit erhöhenden Zusatz ist
so zu wählen, daß der Durchgriff des zwischen dem Leiter und den Elektroden herrschenden
Feldes durch die Kapselung vermieden wird.
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Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind gleiche
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform durch die Anordnung dreier
in den Innenraum 2 der Kapselung 1 vorspringend angeordneter Elektroden 3. Dadurch
ergibt sich unter den im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Voraussetzungen
der Verwendung eines Isoliergases mit einer Dielektrizitätskonstanten Er = 1 und
Einbettung der Kapselung in Erdreich mit efner -S)ielektrizitätskonstanten von Er
= 5 ein Feldbild gemäß Figur 2. Die Kapselung 1 muß auch hierbei den Durchgriff
des zwischen dem elektrischen Leiter und den Elektroden 3 herrschenden Feldes beseitigen.
Auch hierbei können die Elektroden 3 mit dem
elektrischen Leiter
4 und den scheibenförmigen Isolierkörpern zur Abstützung des elektrischen Leiters
eine selbsttragende Konstruktion bilden.
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Eine solche Ausbildung zeigt beispielsweise die. Figur 3. Der den
elektrischen Leiter 4 gegenüber der Kapselung 1 abstützende Isolierstoffkörper 5
ist hier hohlkegelförmig ausgeführt.
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Er haltert mit seinem der Kapselung 1 zugewandten Rand 6 die Elektroden
3 und bildet mit diesen eine selbsttragende K-onstruktion.
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Wie der Figur 4 als Einzelheit entnehmbar ist, weisen die Elektroden
3 gegebenenfalls in gleichmäßigen Abständen federbelastete Kontakt elemente auf,
mit denen sie mit dem Gehäuse 1 elektrisch leitend verbunden sind. Auf diese Weise
ist es möglich, die in Figur 3 dargestellte selbsttragende Konstruktion in das rohrförmige
Gehäuse einschiebbar zu führen.
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Durch Anwendung der Erfindung ist es vorteilhaft möglich, bei der
Fertigung der gekapselten, gasisolierten Hochspannungsleitung nach der Erfindung
extrudierbare Kunststoffe mit einem die Beitfähigkeit erhöhenden Zusatz, insbesondere
Graphitstaub oder Ruß, in beliebigen Längen mit einer Extrudiervorrichtung zu fertigen.
Es ist auch möglich, die Kapselungsrohre im Schleudergießverfahren zu fertigen.
Es kommen auch andere bei der Kunststoffverarbeitung gebräuchlichen Herstellungsverfahren
in Betracht. Die Kapselungsrohre können dementsprechend vorgefertigt und in beliebigen
Längen auf Lager genommen werden. Bei der gemäß der Erfindung ausgeführten Hochspannungsleitung
können schädliche elektrische Felder aus dem Gehäuse nicht austretens Die Betriebssicherheit
gegen auftretende Störlichtbogen ist gegenüber den bekannten Ausführungsformen mit
einer Kunststoffflkapselung verbesserte 4 Patentansprüche 4 Fien - - -