DE2354632A1

DE2354632A1 - Elektrischer unterbrecher

Info

Publication number: DE2354632A1
Application number: DE19732354632
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Himi
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1972-11-01
Filing date: 1973-10-31
Publication date: 1974-05-09
Also published as: DE2354632B2; JPS4967167A; CA998412A; US3855435A; FR2204873A1; GB1451346A; DE2354632C3; FR2204873B1

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel 29 84

B 6361

KÄBüSHim KAISHL^ MEIDBNSHA Nq. 2-1-17, Ohsaki, Shinagawa-ku, TOKYO, Japan

Elektrischer Unterbrecher

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Unterbrecher und insbesondere einen festkörperisolierten Unterbrecher bzw. einen Unterbrecher mit kleinen Abmessungen.

In neuerer Zeit ergibt sich in größeren Städten aufgrund des Bevöl- * kerungswachstums und der gesteigerten Dichte von Gebäuden und industriellen Anlagen, ein stark angewachsener Bedarf nach elektrischer Energie. Häufig ist es jedoch sehr schwierig^ einen Aufstel-

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lungsort für eine Transformatorenstation in dicht besiedelten Gebieten größerer Städte zu bekommen. Demgemäß bemüht man sich, sowohl den Aufstellungsort als auch die Einrichtungen der Transformatorenstation möglichst zu verkleinern. Man baut daher, da Unterbrecher mit geringen Abmessungen erwünscht sind, isolierte Unterbrecher mit geringen Abmessungen, wobei man anstelle von Luftisolation,die einen großen Isolationsabstand benötigt, Festkörper, Flüssigkeiten oder Gase verwendet. Diese Isolationsmittel sind zwischen den elektrisch leitenden Teilen und den geerdeten Teilen installiert, wodurch der Isolationsabstand verringert wird.

Der Unterbrecher für eine Transf ormatorenstation mit einer der obengenannten Isolierungsmethoden, beispielsweise ein Unterbrecher von 7,2 kV oder 24 kV mit Festkörper isolation wird dadurch hergestellt, daß man in eine Gießform stromleitende Teile, wie z. B. Bleidrähte, eine Ünterbrechereinheit und dergl., einbringt und dann, ein geschmolzenes elektrisches Isoliermaterial einspritzt. Dieses Material besteht hauptsächlich aus Epoxydharz, das dann in den Raum * zwischen der Gießform und den stromleitenden Teilen, die die Unterbreehereinheit umfaßt, eindringt. Es ergibt sich dann ein vergossener Körper, der aus all diesen Teilen besteht.

Selbst wenn Unterbrecher für Transformatorenstationen mit kleinen Abmessungen gleiche Keimdaten aufweisen können, müssen unterschiedliehe Gießformen hergestellt werden, welche den Befestigung^- bedingungen der Unterbrecher angepaßt sind (beispielsweise die Anpassungen des Unterbrechers Ibe^glich der Frontseite des Schaltpultes). Auch muß eine Anpassung bezüglich der Gebrauchsbedingungen erfolgen (an der offenen Luft oder in einem Haus). Wenn die äußere Form des Unterbrechers für den Transformator mit kleiner Abmessung gemäß den Aspassungsabmessungen des Unterbrechers sich ändert

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(bezüglich der Schalttafel oder anderer elektrischer Einrichttaigen, beispielsweise Trennschalter), oder der Gebrauchsarten (an offener Luft oder in einem Haus), muß der Unterbrecher jedesmal zu einem Körper vergossen werden, der der Unterbrechereinheit und den Zuführungsdrähten angepaßt ist. Demgemäß benötigt man verschiedene Gießformtypen, und eine mögliche Wiederverwendung der Gießformen bei der Herstellung wird schwierig.

Bei der Herstellung eines Unterbrechers für eine geringe Spannung nach dem vorstehenden Gießverfahren als Unterbrecherhersteilung in relativ großem Stil für einen Unterbrecher mit ein und denselben elektrischen Kenndaten kann man eine zuträgliche Wiederverwendung der Gießformen bis zu einem gewissen Grad erreichen. Wenn jedoch der Schaltkreis für den Unterbrecher für hohe oder ultrahohe Spannungen ausgelegt ist, benötigt man den Unterbrecher für Transformato renstationen kleiner Abmessung gemäß dem Isolierungsverfahren mit Festkörpermaterial im allgemeinen nicht in großen Mengen. Da darüber hinaus das gegossene Produkt eine große Gestalt und auch einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau aufweist, ist die Gießform hierfür verhältnismäßig aufwendig und trägt.dem finanziellen Gesichtspunkt nicht Rechnung.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, einen festkörperisolierten elektrischen Unterbrecher mit kleiner Abmessung zu zeigen, bzw· einen Unterbrecher für hohe Spannung, der mit verringertem Aufwand ohne die Verwendung einer aufwendigen Gießform hergestellt werden lcann. .

Diese Aufgabe ,wird; gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein _ Hauptzylinder au&_?elektrlsqhisolierendem Festkörper material vorge-., sehen ist, der an ssnen oberen und unteren Enden abgedichtet ist

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und in welchem eine Unterbreche reinheit eingebaut ist, wobei diese Unterbrechereinheit einen beweglichen und einen festen Kontakt aufweist, daß zwei längliche, isolierte elektrische Leiter durch die Wand des Hauptzylinders an zwei Stellen hindurchgeführt sind, welche in Längserstreckung des Zylinders einen Abstand voneinander aufweisen, wobei die einen Enden dieser Leiter mit dem festen Kontakt und dem beweglichen Kontakt des Unterbrechers verbunden sind und die anderen Enden mit den Enden von Kontaktschienen verbindbar sind, und daß ein elektriscMsolierendes Füllmaterial zwischen die Unterbrechereinlieit und den Hauptzylinder eingefüllt ist.

Der festkörper isolierte elektrische Unterbrecher gemäß der Erfindung, welcher geringe Abmessungen aMweist, kann leicht dadurch hergestellt werden, daß.man ein gegossenes Zylinderteil aus Isolier» ■ material und mit einfacher Form verwendet, wobei an den einen Enden isolierte Leitungen einer bestimmten !Länge eingeführt -werden, - welche -an den anderen Enden beispielsweise mit den Yerfein- chingsleitungen einer -anderen elektrischen IT or richtung verbunden werden können und.welche getrennt hergestellt wurden. Die einen Enden werden hierbei-durch Bohr.mge% welche an entsprechenden Stellen in der Seitenwand des Hauptzylinders eingebohrt sind,, "hin- durchgesteckt.

Die Erfindung bringt den weiteren Yorteil mit. sick, daß man einen festkörperisolierten- elektrischen Unterbrecher mit kleinen Abmessungen herstellen kann, der In einer Transf ormatorstaticm mit kleinen Abmessungen Verwendung finden 3kaim_a Darüber hinaus kann er auf verschiedene Art imä Weiss in vermiadertem Aufwand auch in kleinen "Stückzahlen Hergestellt werden,,

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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man einen Unterbrecher mit geringen Abmessungen erhält, der als Unterbrecher mit Gehäuse einer gewünschten Abmessung leicht und in verhältnismäßig kurzer Zeit hergestellt werden kann.

Ih den beiliegenden Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei für sich entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind. Die beiliegenden Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen;

Fig. 1 einen senkrechten Teilschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines festkörperisolierten Unterbrechers gemäß der Erfindung;

Fig. 2

und 3 entsprechende teilweise geschnittene Ansichten von zwei

unterschiedlichen isolierten Leitern für den Trennteil, . insbesondere für einen Unterbrecher, wie je* in der Figur 1 dargestellt Ist;

Fig. 4 eine schnittbildliche Ansicht des Hauptzylin.deriEj aus dem festen Isoliermaterial, der als Gehäuse für den Unterbrecher, wie er in der Figur 1 dargestellt ist_? bevorzugt Verwendung findet und

Fig. 5 ■'■"'.." -

und ß teilweise geschnittene Ansichten von weiteren Aus|fthrun{|s formen von isolierten Leitern für jdie Trennteile_? weiche in den Figjuren 2 und 3 dargestellt sind und welche durch geeignete Befestigimgsmittel am Gehäuse ang#to^cht sind.

In der Figur 1 ist ein festkörperisolierter Unterbrecher mit kleiner Abmessung dargestellt. Insbesondere handelt es sich um einen Vakuumunterbrecher 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dieser Unterbrecher enthält isolierte elektrische Leiter bzw. Leitungen 12,14 und ein Gehäuse 16.

Wie in der Figur 2 dargestellt werden die elektrischen Leitungen 12,14 von einem länglichen elektrischen Leiter 18 mit einer bestimmten Lange gebildet, der mit einer Umhüllungsschicht 20 versehen ist. Beide Enden der elektrischen Leiter 18 sind so ausgestaltet bzw. so freigelegt, daß sie mit anderen elektrischen Leitern verbunden werden können. Die Umhüllungsschicht 20 ist als zylindrischer fester Isolator 22 ausgebildet, der aus Epoxydharz besteht, In ihm sind zwei kegelförmig angeordnete Kondensatoren 28,30 vorgesehen, welche konzentrisch angeordnet sind, und außerdem ist eine zylindrische Erdungslage 32 mit größerem Durchmesser vorgesehen. Diese Umhüilungsschicht kann durch Aufwickeln von Papier oder dergleichen bis auf eine geeignete Dicke um den länglichen elektrischen Leiter 18 herum hergestellt sein. Es werden hierbei auch die zylindrischen elektrischen Leitersehichten 24a, 24b, 24c, 24d und 26a, 26b, 26o, 26d, welche dementsprechend anwachsende Durchmesser aufweisen, angeordnet. Diese elektrischen Leitersehichten werden konzentrisch an den beiden JSnden des länglichen elektrischen Leiters 18 vorgesehen, so daß die beiden kegelförmigen Kondensatoren 28, 30 gebildet werden, pie Spitzen dieser kegelförmigen Kondensatoren sind nahe den beiden Enden des entsprechenden elektrischen Leiters 18 angeordnet. Als Erdungslage wird ein zylindrischer elektrischer Leiter yßrwendet_? dessen Länge immer gleich dem axialen Abstand zwischen den beiden Bodenflächen der beiden kegelförmigen Kondensatoren ist. Bie Erdungslage hat einen äußeren piirchmesser, der festgelegt is| und ejtwas geringer ist als der äußere Pprchmesser

der Umhüllungsschicht 20. Die geschichteten Lagen, welche auf diese Axt und Weise erhalten werden, sind mit einem Isoliermaterial, beispielsweise einem Epoxydharz, imprägniert. Auch das um die zylindrische Erdungslage befindliche Isoliermaterial, das eine bestimmte Dicke aufweist, ist imprägniert. Der äußere Umfang der Umhüllungsschicht 20 ist mit einem 'Gewinde-versehen, wobei der äußere Umfang der Erdungslage 32 so ist, ,daß er radial innerhalb . · .des Kerndurchmessers des Gewindes liegt«,

Die Figur 3 zeigt eine andere Äusführungsform des isolierten Leiters, der an einem Ende an eine Zuleitung einer anderen Einrichtung am nicht näher dargestellten Trennteil angeschlossen ist. Ih der Figur S ist ein geformtes Produkt dargestellt, das konzentrische Schirmringe 34, S6~-@sithält, die zusammen mit dem elektrischen..Leite"rmaterial geformt sind und an die beiden Enden der:-Erdungsiage_32' anstelle der in der Figur 2 gezeigten kegelförmigen Kondensatoren angeschlossen sind. - ■■"·_■■"" . -

Ih der Figur 4 ist sin fertiggeformter Hauptzylinder- 36 dargestellt, der -aus Isoliermaterial besteht und für das Gehäuse 16 des in der Figur 1 dargestellten Unterbrechers verwendet wird. Dieser Hauptzylinder enthält eine zylinderförmige elektrisch leitfähige Schicht 38, welche als Erdungslage in der. Wand des Zylinders 36-anstelle einer ·■" Erdungsschicht auf der äußeren Oberfläche desselben vorgesehen ist. Des weiteren sind zum Hindurchstecken der. isolierten Leiter, die in. den Figuren 3. bzw. 4 dargestellt sind/ Bohrungen bzw. Öffnungen 40,. vorgesehen* "-welche getrennt voneinander angeordnet sind und in "Längsrichtung-des" Zylinders einen festgelegten Abstand in der Wand des Zylinders aufweisen. An ,den äußeren Umfangen der beiden Enden des. Hauptzylinder^ 3.6 sind'Gewinde vorgesehen, welche zylindrische Träger, die später noch beschrieben werden, aufnehmen können.

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dem sind auch komplementäre bzw. ergänzende Gewinde in die inneren "Oberflächen eingeformt. Demgemäß muß die "äußere Oberfläche . · der elektrisch leitfähigen Schicht 38 innerhalb des Kerndurchmessers der Gewinde, welche an den Oberflächen des Hauptzylinders 3 β vorgesehen sind, angeordnet sein. Andererseits würde die elektrisch"" leitfähige Schicht 38 an Stellen,, welche den Einkerbungen der Gewinde entsprechen, auseinandergeschnitten sein und es würde beim Betrieb eine Koronaentladung auftreten. Bei der Herstellung des Hauptzylinders S6 mit der innerhalb der Wand angeordneten elektrisch leitfähigen Schicht 38 ist es von Vorteil, die elektrisch leitfähige Schicht 38 um den äußeren Umfang eines gegossenen Zylinders aus Isolierma- . terial bzw. um den äußeren Umfang eines Zylinders, der aus gewickelten Papierlagen besteht, herumzuwickeln bzw. lierumzurollen, wobei der Zylinder durch Umwickeln eines Kernstückes bzw« eines Kernstabes mit gewünschtem äußeren Durchmesser mit Hilfe von Papier oder dergleichen bis zu einer bestimmten. Bi cke hergestellt-worden ist. Daraufhin wird Papier oder dergleichen um die elektrisch leitfähige Schicht gewickelt. Dieses Zwiselienprodukt wird dann mit einem isolierenden Epoxydharz imprägniert.

In der Figur 1 sind zwei zylindrische Träger 44 und 46 aus metallischem Material vorgesehen. An den Innenseiten derselben sind Gewinde eingeformt, und sie sind auf die äußsre Oberfläche des Hauptzylinders 36 in vorbestimmten Höhen "aufgeschraubt. Demgemäß sind natürlich Gewinde an der äußeren Oberfläche des Hauptzylinders 36 vorgesehen. In der Seitenwand eines jeden Trägers 44,46" sind Öffnungen 48, 50 vorgesehen, welche mit den entsprechenden Öffnungen 40,42 im Hauptzylinder 36 fluchten. Buren die Öffnungen 4O₉ 42 des isolierenden Hauptzylinders 36 rad durch die Öffnungen 48, 50 der Träger 44,46 sind die beiden Leitanges 12_S 3.4 hindurcngeführt.

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Des weiteren sind Metallfassungen 52, 54 an den entsprechenden Gewindeteilen, welche auf der äußeren Umfangsfläche der isolierten Leitungen 12,14-vorgesehen sind, angeordnet. Dies-erfolgt durch · Gewinde, welche an den-Innenflächen von zylindrischen Teilen 52a, 54a der Fassungen 52, 54 vorgesehen sind. Die linken Seitenflächen von-angeflanschten Teilen, welche sich radial nach-außen von'den linken Enden (dargestellt in der. Figur 1) eines jeden zylindrischen Teiles 52a, 54a der Fassungen 52, 54 erstrecken, sind derart geformt, daß'sich ihre Gestalt an die Träger 44,46 anpaßt. Durch geeignete Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben 56, 58 sind sie an den äußeren Seitenfläche» der Träger fest angebracht. Zwischen jeder der mit Gewinde versehenen Innenwände der zylindrischen Teile 52a, 54a der Fassungen 52,'54 und jedem Gewindeteil der äußeren Oberflächen der isolierten Leitungen Ϊ2,14 ist ein Kleber, der beispiels- weise ein Harz oder dergleichen aufweist, eingebracht. Demgemäß ist die Fassuig 52 und die isolierte Leitung 12 sowie die Fassung und die isolierte Leitung 14 mechanisch fest miteinander verbunden, so daß sie einen Körper bilden. Wenn demgemäß eine Flüssigkeit oder Luft als Isoliermedium (wird noch beschrieben) in das Gehäuse eingefüllt wird, entsteht kein Leck zwischen jeder Fassung und jeder isolierten Leitung. Demgemäß ist eine einwandfreie flüssigkeitsdichte und gasdichte Einrichtung gewährleistet. Mit 60 und 62 sind O-Ringe bezeichnet, die zwischen den Träger 44 und die Fassung 52 sowie zwischen den Träger 46 und die Fassung 54 eingefügt sind. Diese verhindern das Ausfließen von flüssigem Isolier medium, das in das Innere des Gehäuses 16 eingefüllt ist, zwischen jedem Träger und je.-der Fassung.

Im Innern des Hauptzy linders 36 ist eine Vakuumunterbrecher einheit 64 eingebaut. Die gezeigte Einheit enthält zwei zylinderförmige Glasbehälter 66, 68, einen ringförmigen elektrischen Leiterteil 69, der

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die Behälter miteinander verbindet und elektrisch ieitfähige Platten bzw» Flansche 70, 12, weiche an entgegengesetzten Enden der Behälter 66. 6E vorgesehen sind. Innerhalb der Behälter 66_S 68 sind feste und bewegliche Kontakte vorgesehen. Das obere. Ende 73 des elektrischen Leiters, der mit dem festen Kontakt verbunden istj ragt durch die obare Ieitfähige Platte 70 und erscheint am oberen Teil der Ilnterbrechereinheit 64. Dieses obere Ende ist über einen leitfähigen Verbindungsring 76 in einen konkaven Teil des unteren Teiles eines im wesentlichen trapezförmigen elektrisch leitenden Mediums 74 eingefügt.

Die rechte Oberflächenseite (wie in der Figur 1 dargestellt) des trapezförmigen Mediums 74 weist einen konkaven Teil bzw. eine Ausnehmung auf, in welche das freigelegte linke Ende (Figur 1) der isolierten Leitung 12 für den Trennbereich über einen ringförmigen Kontakt 78 eingefügt ist. An der oberen Oberflächenseite des trapezförmigen Mediums 74 ist ein V-förmiges (schnittbildliche Ansicht) Trägerelement 80 aus einem festen Isoliermaterial befestigt. Dieses weist eine Durchgangsöffnung 80a für das flüssige Isoliermaterial auf. Am ober en Teil des V-förmigen Trägerelementes 80 befindet sich ein radial nach außen sich erstreckender Flansch 80b. Dieses hat einen etwas geringeren Durchmesser als der Hauptzylinder 36. Das Trägerelement ist auf der obersten Fläche des Hauptzylinders 36 abgestützt. Wie aus der Figur 1 ersichtlich, ist die obere Oberfläche des Trägers 44, der am oberen umlaufenden Teil des isolierenden Hauptzylinders 36 befestigt ist, auf der gleichen Höhe angeordnet wie die obere Oberfläche des Flansches 80b des V-förmigen Trägerelementes 80. Zur Abdichtung, der oberen Öffnung des isolierenden Hauptzylinders 36 ist eine Abdeckkappe 82 vorgesehen. Die untere umlaufende Fläche der Abdeckkappe ist auf . die obere Oberfläche des Trägers 44 und des Trägerelementes 80 entsprechend aufgebracht und mit dieser verbunden. Hierzu dienen geeignete Befestigungsmittel ,wie beispielsweise Schrauben 84 oder dergleichen. Zwischen der oberen Oberfläche des isolierenden

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Hauptzylinders 36 und der unteren Oberfläche des Flansches 80ö_s der am oberen Teil des Y-förmigen Trägerlementes 80 vorgesehen ist imd außerdem zwischen der oberen Oberfläche des Flansches 80b am¥-förmigen Trägerelement 80 und der unteren Oberfläche des'umlaufenden Teiles an der Abdeckkappe 82-sind entsprechende O-Ringe 86_S 88 ¥orgesehen, so daß hier ein . flüssigkeits- und gasdichter_Abschluß erfolgt.

An der unteren Oberfläche der unteren elektrisch leitfähigen Platte Ί2 der Unterbrechereinheit 64 ist ein unteres elektrisch leitfähiges, Medium vorgesehen,, das einen etwa symmetrischen Querschnitt zum oberen Medium 64 aufweist. Das untere leitfähige Medium ist als Einheit mit der" elektrisch leitfähigen Platte 72 vorgesehen, und es wird von einem zylindrischen Trägerteil 92, der aus Isoliermaterial besteht, getragen. Am äußeren umfang des unteren Teiles des isolierenden-Hauptzylinders ist ein zylindrischer Träger 94 vorgesehen,, der mittels eines Gewindes_? das an.seiner Innenfläche eingeformt 1st, befestigt ist. Dieses Gewinde greift in das Gewinde auf der äußeren Umfangsflache des unteren Teiles des -Haiiptzylinders 36 ein. Der zylindrische Träger 94 ist an einer Grund-' platte 98 durch Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben 96, befestigt. Er dient dazu, um den Unterbrecher insgesamt an der Grundplatte 98 zu befestigen. " .

Am oberen mittleren Teil des unteren ieitfähigen Mediums 90 ist ein konkaver Teil bzw. eine Ausnehmung vorgesehen und durch die Mitte des Mediums 90 erstreckt sich eine senkrechte Bohrung 100, weiche mit der konkaven Ausnehmung bzw. Vertiefung im Medium in Verbindung steht. In der Bohrung 100 befindet sich ein bewegliches Leiterglied 102, das mit dem beweglichen,, in der Fig, 1 nicht näher dargestellten Kontakt der Unterbrechereinheit 64 verbunden ist. Ein elektrisch leitendes ringförmiges Kontaktglied 103 verbindet'das bewegliche Leiterglied 102, das als

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Stange ausgebildet ist und das untere trapezförmige Medium 90 miteinander. Dieses kontaktglied ist in die Vertiefung, im Medium 90 eingeschraubt. Der untere Teil des beweglichen Leitergliedes 102 ist an das obere Ende eines Stabes 104 aus elektrisch.isolierendem Material angelenkt,, Das untere Ende der isolierenden Stange 104 ist an die Spitze 110a einer Kurbel 110, die um eine Achse 108 verschwenkbar . angeordnet ist, angelenkt. Aufgrund einer schwingenden Bewegung der Kurbel wird das bewegliche Leiterglied 102 hin» und herbewegt^ wodurch der bewegliche Kontakt, der am beweglichen Leiterglied 102 befestigt ist, mit einem entsprechend vorgesehenen festen Kontakt im Innern der Unterbrechereinheit in Verbindung gebracht wird oder von diesem getrennt wird« Das Bezugsaeichen 112 bezeichnet ein Kurbelgehäuse für die Kurbel HO₀ Dieses Kurbelgehäuse befindet sich an der unteren Oberfläche der Grundplatte 98_O

An der rechten Oberflächenseite (FIg₀ 1) des unteren trapezförmigen Mediums- 90 ist eine konkave Ausnehmung bzw. Vertiefung vorgesehen, in der ein elektrisch leitfähiger, ringförmiger Kontakt 114 eingelassen ist. In diesem Kontakt befindet sich hinwiederum ein freigelegtes Ende der isolierten Leitung Ϊ4, und zwar in gleicher Weise wie bei der Leitung 12, wobei der Leiter 14 sich durch die Öffnung 42 (Fig. 4) des isolierenden Kauptzylinders 36 erstreckt. Wenn demgemäß der feste Kontakt und der bewegliche Kontakt in der Unterbrechereinheit 64 miteinander in Kontakt gebracht sind, ist ein elektrischer Stromweg hergestellt, der durch den elektrischen Leiter 18 der isolierten Leitung 12 dem oberen trapezförmigen Medium 74, dem festen und beweglichen Kontakt der Unterbrechereinheit 64, dem unteren trapezförmigen Medium 90 und dem Leiter 18 der unteren isolierten Leitung 14 gebildet wird.

Im Raum zwischen den zylinderförmigen Trägern 44, 46 und dem isolierenden Hauptzylinder 36 ist ein Klebemittel, beispielsweise ein

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Epoxydharz, eingefüllt, das ausgehärtet ist. Hierdurch werden die beiden mit Gewinden versehenen Teile der Träger 44, 46 und des Zylinders 36 fest miteinander verbunden, se daß diese Verbindung gas- und flüssigkeitsdicht wird. Die beiden Träger 46, 94 können auch aus einem einzigen Teil·gefertigt sein. Wenn sie jedoch getrennt hergestellt sind, wie das in Fig» 1 dargestellt ist, ist es von Vorteil, daß der Träger 46 vom Träger 44 in einem bestimmten Abstand angeordnet ist. Dieser Abstand entspricht der Länge der Unterbrecher einheit, weiche im isolierenden Hauptzylinder 36 angeordnet ist, Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß das Gehäuse 16 des Unterbrechers ausder Grundplatte .98, dem Hauptzylinder 36 und der Abdeckkappe. 82 gebildet wird. Mit 116 ist ein flüssiges Isoliermedium bezeichnet, das beispielsweise ein elektrisch isolierende« Öl sein kann, das in das Gehäuse eingebracht ist. Mit 118 ist ein O-RL;& i; '■-- "-eiehnet, der zwischen den Träger 94 und der Grundplatte 98 eingefügt ist.

Der in unterbrochenen Linien dargestellte Block unter der Grundplatte ist ein Auflagebehälter 120, der mittels Schrauben 122 an der Grundplatte 98 befestigt ist.

Im folgenden sollen nun der spannungsführende Teil, insbesondere die spannungsführenden Elemente des Unterbrechers gemäß der Erfindung betrachtet werden. Hierunter fallen zunächst die isolierten elektrischen Leitungen 12 und 14. Wie aus der FIg₀ 1 ersichtlich, sind die isolierten Leitungen 12, 14 mit ihren rechten Teilen bzw. Enden in das flüssige Isolier medium 116 im Innern des Gehäuses 16 eingetaucht. Die linken freigelegten Enden der Leitungen sind mit dem oberen und dem unteren trapezförmigen Medium 74 bzw» 90 über entsprechende ringförmige Kontakte 78, 114 verbunden. Weiterhin sind die linken Endteile der festen UmhüllungsscMcMen 20 für die obere und die untere Leitung 12, 14 an

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ihren äußeren Oberflächen mit dem flüssigen Isoliermedium 116 im Gehäuse 36 in Berührung gebracht. Es wird angenommen, daß die rechten Teilhälften der Leitungen 12, 14 in ein flüssiges Isoliermedium in Gehäusen von anderen elektrischen Maschinen bzw. Einrichtungen und dgl., beispielsweise einem Trennschalter, entsprechend eingesteckt sind, und daß die rechten freigelegten Enden der isolierten Leitungen 12, 14 trennbar kontaktiert sind, und daß sie elektrische Zuleitungen für Schalter an den Trennbereichen in den nicht dargestellten Gehäusen sind. Weiterhin sei angenommen, daß eine hohe Spannung bGzüglich dem Erdpotential an die isolierte Leitung-12 über einen entsprechenden Trennschalter"von einer Spannungsquelle gelegt ist« Die isolierte Leitung 12 besitzt ein Paar von kegelförmigen Kondensatoren bzw. Abschirmringen, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt isto Diese sind in den Umhüllungsschichten 20 bzw. 20' angeordnet, so daß eine vorbestimmte Durchschlagsfestigkeit entlang des äußeren ümfanges der Umhüllungsschicht 20 der Leitung 12 zwischen dem linken-ireigelegten Leiterteil der Leitung 12 und der Endkante 38a der Er dungs schicht 38 im isolierenden Hauptzylinder 36 erzielt wird. Demgemäß wird die Dauerstandiestigkeit des Teiles der Leitung 12 im Gehäuse 16 ausreichend aufrechterhalten. Das gleiche gilt auch für die untere Leitung 14.

Es soll nun die Dauerstandfestigkeit bzw. die elektrische Durchschlagsfestigkeit in Bezug auf Kriechströme in Verbindung mit der öffnung 40 im isolierenden Hauptzylinder 36 betrachtet werden. Wie in. der Fig. ί dargestellt,- ist die Erdungsschicht 38 in der Wand des Hauptzylinder^ konzentrisch vorgesehen. Demgemäß ist eine vorbestimmte Durchschlagsfestigkeit erforderlich, beispielsweise zwischen der Kante 38a. der Erdungsschicht 38, welche in der Öffnung 40 des Hauptzylinders 3β freiliegt und der rechten unteren Kante 74a des oberen trapezförmigen Me-

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diums 74 und außerdem dem rechten Flanschteil der oberen leitfähigen

Platte 70 der Unterbrechereinheit 64. Die freiliegende Kante 38a befindet sich auf Erdpotential und das obere trapezförmige Medium 74, der Flanschteil der elektrisch leitfähigen Platte 70 für die Unterbrechereinheit 64 und der ringförmige Leiterteil 69, der die Glasbehälter 66, 68 miteinander verbindet, befinden sich auf einer vorbestimmten hohen Spannung. Wenn demgemäß ein Überschlag in Erscheinung tritt, tritt dieser Überschlag längs den in strichlierten Linien dargestellten Strecken ß .,, β _o und ß_Q auf. Diese Strecken verlaufen von dem unteren rechten Endteil 74a des oberen trapezförmigen Mediums 74, dem rechten Flanschteil der leitfähigen Platte 70 und dem rechten Flanschteil des zwischengefügten Leiterteiles 69 durch das flüssige Isoliermedium 116 entlang der inneren Oberfläche der Öffnung im Hauptzylinder zur freiliegenden Kante 38a der Erdungsschicht 38. Das gleiche trifft auch für die isolierte Leitung 14 zu. Wenn der Abstand des flüssigen isolierenden Mediums zwischen dem oberen trapezförmigen Medium und den spannungsführenden leitfänigen Teilen (insbesondere die leitiähige Platte 70 und den Leiterteil 69) sowie der freigelegten Kante 38a der Erdungsschicht als auch den entsprechenden Konturenteilen der geladenen Teile 70, 69 in geeigneter Weise ausgewählt ist, kann man einen .festkörperisolierten, elektrischen Unterbrecher herstellen, der eine verbesserte Durchschlagsfestigkeit aufweist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das flüssige Isoliermedium in das Innere des Hauptzylinders eingefüllt. Das isolierende Medium braucht jedoch nicht flüssig zu sein und es kann auch ein gasförmiges isolierendes Medium, beispielsweise SF_fi (Schwefelhexafluorid)-Gas verwendet werden.

Des weiteren sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Fassungen 52, 54 auf die isolierten Leitungen 12, 14 aufgeschraubt und beispielsweise

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ORDINAL INSPECTED

mittels Schraubenbolzen 56, 58 an den zylinderförmigen Trägern 44, befestigt. Andere Befestigungsarten sind natürlich ebenfalls möglich. Beispielsweise ist in der Fig. 5 ein Träger 44' bzw. 46' dargestellt, der im Innern seiner Öffnung ein Gewinde aufweist und direkt auf der äußeren Umfangsfläche des Hauptzylinder» 36 aufgebracht ist„ Die isolierte Leitung 12 bzw. 14 kann direkt in das Gewinde innerhalb der Bohrung eingeschraubt sein. Hierdurch wird die Verwendung von Fassungen 52 bzw. 54, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, ersetzt. In der Fig. 6 ist eine Äusführungsform dargestellt, bei der die isolierten Leitungen 12 bzw. 14 direkt in eine Bohrung im Hauptzylinder 36, welcher ein Gewinde aufweist, eingeschraubt sein können.

Wie im vorstehenden schon beschrieben, ist der Aufwand für die Formgebung wesentlich herabgesetzt, da der Hauptzylinder 36 und die isolierten Leitungen 12 und 14 beim Unterbrecher gemäß der Erfindung eine einfache zylindrische Form aufweisen. Wenn weiterhin das Erfordernis auftritt, daß die Befestigungs- bzw. Montagebedingungen ohne Änderung der elektrischen Kenndaten geändert werden müssen, brauchen die isolierten Leitungen 12, 14 lediglich bezüglich ihrer Länge geändert werden, ohne daß die Form des Hauptzylinders 36 bzw. des Gehäuses 16 geändert werden muß. Demgemäß können die Formtypen auf eine kleine Anzahl beschränkt werden und man kann verschiedene Unterbrecher in kleinen Stückzahlen wirtschaftlich herstellen. Darüber hinaus kann die Öffnung, durch welche eine isolierte Leitung hindurchgesteckt wird, leicht in die Seitenwand des Hauptzylinders an einer bestimmten Stelle, welche gemäß den Betriebsbedingungen bestimmt werden kann, eingeformt werden. Andererseits kann eine isolierte Leitung leicht als lange oder kurze Leitung in Anpassung an die Befestigungsbedingungen, insbesondere im Hinblick auf die Befestigungsabmessungen,

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beispielsweise die Länge bis zum Schaltpult oder anderen elektrischen Einrichtungen, hergestellt werden. Demzufolge kann der Unterbrecher gemäß der Erfindung wirtschaftlich und ohne viel Aufwand hergestellt . werden. .

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Claims

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Patentansprüche

ν 1. ' Festkörper-isolierter elektrischer Unterbrecher kleiner Abmessung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptzylinder (36) aus einem elektrisch isolierenden Festkörpermaterial vorgesehen ist, der an seinem oberen und unteren Ende abgedichtet ist, daß der Hauptzylinder in seiner Wand zwei Öffnungen (40, 42) aufweist, die in Längserstrekkung im Abstand voneinander angeordnet sind, daß im Hauptzylinder eine UnterbrechereMie^ (64) eingebaut ist, die einen beweglichen und einen festen Kontakt aufweist, daß Befestigungsmittel vorgesehen sind, mit denen die Unterbreche reinheit im Hauptzylinder befestigt isfc, daß zwei isolierte elektrische Leitungen'(12, 14) durch die beiden Öffnungen (40, 42) im Hauptzylinder geführt sindy wobei die einen Enden der Leitungen mit dem beweglichen und dem festen Kontakt der XJnterbrechereinheit elektrisch verbunden sind, daß jede isolierte Leitung (12, 14) einen länglichen elektrischen Leiter (18) und eine UmhüllungsseMcht ^20) aus festem Isoliermaterial aufweist, die in einer festgelegten Dieke um den Leiter (18) geformt ist, daS Befestigungsmittel vorgesehen sind, mit denen die elektrischen Leitungen am Hauptzylinder befestig*' sind und daß der Raum zwischen dem. abgedichteten Hauptzylinder und-der Unterbreche reinheit mit einem Isoliermaterial (116) ausgefüllt ist.

2. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß in der Umhüllungsschicnt (20) konzentriscli eine zylinderförmige elektrisch leitende Schicht (32) sowie zwei elektrisch leitende Ringe (34, 36} vor- ' gesehen sind, die an die beiden Enden der leitfähigen Schicht (32) bzw. des elektrischen Leiters (18) elektrisch angeschlossen sind.

3. Unterbrecher nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß in der UmhülliHigsschicht (20) konzentrisch eine zylindrische elektrisch

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leitfähige Schicht sowie zwei kegelförmige Kondensatoren (28_? 30) nahe den beiden Enden der. Umhüllungsschicht (20) angeordnet sind, daß die Spitzen der beiden kegelförmigen Kondensatoren nahe den äußeren Enden der Umhüllungsschicht (20) angeordnet sind und daß jeder Kondensator (28, 30) aus mehreren zylindrisch ausgebildeten elektrischen Leitern (24a, b, c, d und 26a, b, c, d), von denen jeder die gleiche Länge_yjedoch unterschiedlichen Radius, aufweist, gebildet wird. . " _'',■.'■■■

4. Unterbrecher nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn- · zeichnet, daß in der Seitenwand des Hauptzylinders ejne zylinderfÖrmige elektrisch leitende Schicht (38) untergebracht ist.

5. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß wenigstens eines der Befestigungsmittel,mit denen die elektrischen Leitungen (12, 14) am Hauptzylinder (38) befestigt sind, einen zylindrischen Träger (44 bzw. 46), der an der äußeren Umfangsfläche des Hauptsylinders befestigt ist und eine an dem Träger befestigte Fassung (52" bzw. 54) für die elektrische Leitung '{12 bzw. 14) aufweist.

6. Unterbrecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (52 bzw. 54) einen zylindrischen Teil (52a bzw. 54a) aufweist, der konzentrisch an der äußeren Umfangsfläche der elektrischen Leitung (12 bzw. 14) befestigt ist und einen angeflanschten Teil (52b bzw. 54b), der an der äußeren Umfangsfläche des Trägers (44 bzw» 46) befestigt ist. . ,

7. Unterbrecher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (52a bzw. 54a) der Fassung (52 bzw. 54) sowie die äußere Umfangsfläche der Leitung (12 bzw. 14} mit Gewinden versehen sind, die aufeinander geschraubt sind.

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8. Unterbrecher nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fassung (52 bzw. 54) und der elektrischen Leitung (12 bzw. 14) ein verfestigtes Klebemittel angeordnet ist.

9. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder (36) und dem Träger (44 bzw. 46) durch ineinandergeschraübte Gewinde erzielt wird, die zum einen auf der äußeren Umfangsfläche des Hauptzylinders und zum anderen auf der Innenfläche des Trägers vorgesehen sind.

10. Unterbrecher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen dem Hauptzylinder (36) und dem Träger (44 bzw. 46) mit einem Klebemittel ausgefüllt ist.

11. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren eine Grundplatte (98) sowie ein weiterer zylindrischer Träger (94) vorgesehen sind, wobei der Hauptzylinder mittels des Trägers (94) an der Grundplatte (98) befestigt ist und der Träger (94) konzentrisch auf die untere äußere Umfangsfläche des Hauptzylinders (36) aufgeschraubt ist.

12. Unterbrecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger für die untere elektrische Leitung (14) und der Träger zur Befestigung des Hauptzylinders (36) ah der Grundplatte (98) aus einem Stück gefertigt sind.

13. Unterbrecher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Träger (44 bzw. 46) ausgebildete Befestigungsmittel eine mit einem Gewinde versehene Bohrung in der Seiten-

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wand aufweist, die mit der Öffnung (40 bzw. 42) in der Seitenwand des Hauptzylinders (36) fluchtet und daß die elektrische Leitung (12 bzw. 14) durch beide Bohrungen gas- und flüssigkeitsdicht hindurchgesteckt ist.

14. Unterbrecher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenwand des Hauptzylinders (36) konzentrisch eine zylinderförmige elektrisch leitende Schicht (38) angeordnet ist. -·

15. Unterbrecher nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die innere Oberfläche wenigstens einer der Öffnungen (40, 42) in der Seitenwand des Hauptzylinders (36) ein Gewinde eingeformt ist und daß ein entsprechendes Gewinde.auf die äußere Umfangsfläche der Umhüllungsschicht (20) des Leiters (12 bzw. 14) eingeformt ist, wobei die beiden Gewinde ineinandergeschraubt sind,

16. Unterbrecher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Hauptzylinders (36) durch eine Abdeckkappe (82) abgedichtet ist und daß ein sich an der Abdeckkappe abstützendes oberes Abstützmittel (80) für die Unterbrechereinheit (64) oberhalb derselben und ein unteres Abstützmittel (92), das unterhalb der Unterbrechereinheit angeordnet und auf einer Basis abgestützt ist, vorgesehen sind.

17. Unterbrecher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Abstützmittel (80) mit einem Flansch (80b) versehen ist, der mit der oberen Endfläche des Hauptzylinders (36) in Berührung steht und zwischen dieser und der unteren Ümfangsf lache der Abdeckkappe (82) angeordnet ist. .-

18. Unterbrecher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Abstützmittel (92) als schmaler Zylinder aus Isoliermaterial ausgebildet ist.

19. Unterbrecher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen und unteren Abstützmittel (80, 92) und der Unterbrechereinheit (64) elektrisch leitende Medien (74, 90) vorgesehen sind, welche den beweglichen und festen Kontakt der Unterbrechereinheit (64) mit der jeweiligen elektrischen Leitung (12, 14) verbinden, wobei das untere Medium (90) in der Mitte eine senkrechte Bohrung aufweist, durch welche ein auf- und abbeweglicher Leiter (104) geführtist, der mit einer Antriebsvorrichtung (110) verbunden ist

20. Unterbrecher nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel (110) als Kurbel ausgebildet ist, welche um eine feste Achse schwingt.

21. Unterbrecher nach einem der vorstehenden Ansprüche, daduirch gekennzeichnet, daß das Isoliermedium (116) ein flüssiges Material ist.

22. Unterbrecher nach einem der Ansprüche 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermedium (116) ein gasförmiges Material ist bzw. enthält.

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