DE2526945A1

DE2526945A1 - RIGID METALLIC CONDUCTOR, PREFERABLY CIRCULAR CONDUCTORS FOR HIGH VOLTAGES, WITH SOLIDS INSULATION

Info

Publication number: DE2526945A1
Application number: DE19752526945
Authority: DE
Inventors: Erich Ing Grad Silbermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-06-16
Filing date: 1975-06-16
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2315153A1; ES221765U; BE842922A; NL7603645A; SE7606866L; IT1081207B; JPS521495A; ES221765Y

Description

Starrer metallischer Leiter, vorzugsweise Rundleiter ftir hohe Spannungen, mit Feststoffisolation Rigid metallic conductor, preferably round conductor for tall ones Voltages, with solid insulation

Die Erfindung betrifft einen starren metallischen Leiter, vorzugsweise Rundleiter für hohe Spannungen, mit Feststoffisolation, die wenigstens einen Teil des Leiters mantelartig umschließt. The invention relates to a rigid metallic conductor, preferably Round conductor for high voltages, with solid insulation that encloses at least part of the conductor like a jacket.

Mit hohen Spannungen beispielsweise 15IcV und mehr beaufschlagte metallische Leiter werden zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit in vielen Fällen mit einer Isolation versehen. Dies ermöglicht die Verringerung des Mindestabstandes zwischen benachbarten metallischen Leitern unterschiedlichen Potentials, so daß Schaltanlagen und Leiterflihrungen raumökonomischer gestaltet werden können. Dies trifft beispielsweise für Sammelschienen von Lasttrennschaltfeidern moderner Bauart zu. Dabei dienen als Sammelschienen überwiegend Rundleiter aus Aluminium oder Kupfer mit Durchmessern bis zu 20 mm. Solche metallischen Leiter weisen häufig eine Vielzahl von Kröpfungen mit teilweise kleinen Krümmungsradien auf.With high voltages for example 15IcV and more applied In many cases, metallic conductors are provided with insulation to increase the dielectric strength. this makes possible reducing the minimum distance between adjacent metallic conductors of different potential, so that switchgear and ladder guides can be designed to be more economical in terms of space. This applies, for example, to busbars in switch-disconnectors modern design too. Round conductors made of aluminum or copper are mainly used as busbars with diameters up to 20 mm. Such metallic conductors often have a large number of bends, some with small radii of curvature on.

Ein heute übliches Verfahren, um die Feststoffisolation auf den metallischen Leiter aufzubringen, stellt das Wirbelsintern dar. Dabei wird in Handarbeit ein pulverisierter Kunststoff auf den zu isolierenden metallischen Leiter aufgeschmolzen. Abgesehen von den Investitionskosten für eine derartige Anlage und den hohen Arbeitskostenanteil einer derartigen Fertigung liegt ein weiterer Nachteil in der kaum erreichbaren Reproduzierbarkeit der Arbeitsergebnisse. Wegen der Ortsgebundenheit der Beschichtungsanlage können auch Sonderformen, deren Notwendigkeit sich erst im Lauf der Montage auf der Baustelle ergibt, nur werks-A common method today to apply the solid insulation to the Applying metallic conductors, is the vortex sintering. A powdered plastic is handcrafted on the to be insulated metallic conductor melted. Apart from the investment costs for such a system and the The high labor cost share of such a production is another disadvantage in the hardly achievable reproducibility of the work results. Because of the location of the coating system, special shapes can also be used, which may become necessary results only in the course of assembly on the construction site, only factory

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seitig isoliert werden. Dartiber hinaus ist die aufgebrachte Isolation nur außerordentlich schwierig nachträglich abzulösen. Dieser Nachteil fällt dann ins Gewicht, wenn während der Montage eine unvorhergesehene Kontaktstelle geschaffen werden muß. Wird die Isolation eines derartigen metallischen Leiters beim Transport oder bei der Montage beschädigt, muß der gesamte Leiterbügel ersetzt werden. Der Vorteil des Verfahrens, die Isolation durch Wirbelsintern aufzubringen, liegt darin, daß auch Kröpfungen mit kleinen Krümmungsradien ohne mechanische Spannungen mit isolierenden Überzügen versehen werden können. Dieser Vorteil ist jedoch durch hohe Fertigungskosten einerseits und Erschwernisse bei der Montage belastet.be isolated on both sides. In addition, the applied insulation is extremely difficult to remove afterwards. This disadvantage is significant if an unforeseen contact point is created during assembly got to. If the insulation of such a metallic conductor is damaged during transport or assembly, the entire Ladder bracket to be replaced. The advantage of the method of applying the insulation by vortex sintering is that also cranks with small radii of curvature without mechanical ones Voltages can be provided with insulating coatings. However, this advantage is burdened by high manufacturing costs on the one hand and difficulties in assembly.

Bin weiteres Isolationsverfahren besteht darin, Schrumpfschläuche auf den Leiter aufzubringen. Bei diesem Verfahren ist die IsolationsgUte besser reproduzierbar als im erstgenannten Verfahren; denn die maschinell gefertigten Schrumpfschläuche weisen vergleichsweise geringe Schwankungen in ihrer Güte und ihren Ausmaßen auf. Das Aufbringen solcher Schrumpfschläuche und das Abtragen von Teilstttcken ist auch durch nur angelerntes Personal an der Montagestelle selbst möglich. Damit wird die Montage erleichtert.Another insulation method is to apply heat shrink tubing to the conductor. In this procedure, the Insulation quality more reproducible than in the first-mentioned method; because the machine-made shrink tubing show comparatively small fluctuations in their quality and their dimensions. The application of such heat-shrink tubing and the removal of parts of it is also possible by only semi-skilled personnel at the assembly site itself. So that will facilitates assembly.

Wenn ein Leiter jedoch mit zahlreichen Kröpfungen versehen ist, lassen sich nur Schrumpfschläuche mit erheblichen größerem Innendurchmesser und beträchtlicher Schrumpffähigkeit komplikationslos aufbringen. Es ist notwendig, Fett als Gleitmittel auf den Leiter aufzutragen, da damit einerseits das Aufbringen des Schrurapfschlauchs und andererseits das ftir eine faltenfreie Isolierung notwendige Längsschrumpfen erleichtert wird. Der Schrumpfvorgang selbst wird durch eine Wärmebehandlung des auf den Leiter aufgezogenen Schrumpfschlauchs hervorgerufen. Dies erfordert allerdings für die in Sonderfällen an der Montagestelle durchzuführende Isolation transportable Wärmeerzeuger. Eine beim SchrumpfVorgang während der Wärmebehandlung auftretende Schwierigkeit liegt darin, daß das Schlauchmaterial beiHowever, if a ladder has numerous bends, only heat-shrink tubing with a considerably larger inner diameter and considerable shrinkability can be applied without complications. It is necessary to use fat as a lubricant to be applied to the ladder, as this on the one hand the application of the scraper hose and on the other hand for a wrinkle-free Isolation necessary longitudinal shrinkage is facilitated. Of the The shrinking process itself is caused by a heat treatment of the shrink tubing pulled onto the conductor. this requires, however, transportable heat generators for the insulation to be carried out at the installation site in special cases. A problem that arises in the shrinking process during the heat treatment is that the hose material is enclosed

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der notwendigen Temperatur stark erweicht. Daher dürfen die zu isolierenden Metallteile mit ihrer Isolation während der Wärmebehandlung nirgendwo aufliegen. Da bei Beginn des Schrumpfvorgangs die Schrumpfschläuche in Längsrichtung des Leiters wegen der eintretenden Längs schrumpfung Überstehen müssen, kann der Leiter während der Wärmebehandlung praktisch nur an seinen Stirnflächen gehaltert werden.the necessary temperature is greatly softened. Therefore they are allowed to insulating metal parts with their insulation during heat treatment not resting anywhere. Because at the beginning of the shrinking process, the shrink tubing is due in the longitudinal direction of the conductor the occurring longitudinal shrinkage can be the Conductor during the heat treatment practically only on its end faces be held.

Billige Schrumpfschläuche auf PVC-Basis weisen eine Schrumpffähigkeit bis zu 30% auf und eignen sich daher nur fiir Leiter mit wenigen Kröpfungen. Allerdings sind auch Schrumpfschläuche aus strahlenvernetztem Polyäthylen im Handel erhältlich, deren Schrumpffähigkeit bis zu 250% reicht. Sie eignen sich auch zur Isolation von kompliziert geformten Leitern. Diese hochwertigen Schrumpfschläuche sind jedoch außerordentlich teuer.Inexpensive PVC-based shrink tubing has shrinkability up to 30% and are therefore only suitable for conductors with few cranks. However, shrink tubing is also made Radiation-crosslinked polyethylene is commercially available with a shrinkability of up to 250%. They are also suitable for Isolation of complex shaped conductors. However, these high quality heat shrink tubing are extremely expensive.

Diese erwähnten, aufwendigen Verfahren werden angewandt, um die Ausbildung von Luftspalten zwischen Leiter und Isolation und das.nach Auffassung der Fachwelt dabei zu befürchtende Glimmen auszuschließen.These complex procedures mentioned above are used to prevent the formation of air gaps between the conductor and the insulation das.in the opinion of experts, to exclude dreaded glowing.

Zur Isolation geradliniger Rechteckleiter dienen im begrenzten Umfang vorgefertigte, ebenfalls geradlinige, steife Aufschiebehülsen. Diese Hülsen sind auf ihrer Innenseite metallisiert oder mit einem halbleitenden Belag versehen, um trotz Luftspalt das Glimmen zwischen Hülse und Leiter bei Betriebsspannung sicher auszuschließen. Mit Krümmungen versehene Rechteckleiter sind mit diesem Verfahren nicht zu isolieren.To isolate straight rectangular conductors, prefabricated, likewise straight, rigid slip-on sleeves are used to a limited extent. These sleeves are metallized on their inside or provided with a semiconducting coating to ensure that despite the air gap Safely exclude any glow between the sleeve and the conductor when the operating voltage is on. Rectangular conductors with curvatures are not isolating with this procedure.

Es besteht die Aufgabe, eine Anordnung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie, ohne ins Gewicht fallende Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften, kostengünstiger gefertigt werden kann.The object is to design an arrangement of the type mentioned in such a way that it can be used without any significant impairment the electrical properties, can be manufactured more cost-effectively.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Feststoff isolator als Wellschlauch ausgebildet ist.The object is achieved according to the invention in that the solid isolator is designed as a corrugated hose.

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Ee wurde bereits darauf hingewiesen, daß naob allgemeiner Auffassung der Fachwelt bei den eingangs genannten Leitern Luftspalte zwischen Leiter und Feststoffisolation zu vermeiden sind, da Glimmerscheinungen und die daraus resultierende Isolationszerstörung befürchtet werden. Daher wurden bislang die geschilderten Nachteile und hohen Kosten der bisher üblichen Isoliertechniken in Kauf genommen, um einen luftspaltlos anliegenden Feststoffisolieraantel zu erhalten oder es wurde, wenn Luftspalte nicht zu vermeiden waren, eine leitende Innenfläche des Isolierstoffmantels erzeugt. Bei dem erfindungsgee&ßen Leiter treten durch die Verwendung des Wellsehlauchs als Feststoffisolator nicht nur zwangsläufig Luftspalte auf, sondern durch die starken Krümmungen der "Wellen" des Schlauches an der Innenfläche sind für Glimmerscheinungen bevorzugte Stellen geschaffen. Ss ist überraschend, daß entgegen der Auffassung der Fachwelt das befürchtete Dauerglimmen bei Betriebsspannung trotz der Luftspalte und trotz der Krümmungen nicht auftritt, wie Versuche zeigten.It has already been pointed out that, according to the general opinion of experts, air gaps between the conductor and solid insulation should be avoided in the conductors mentioned above, because glowing phenomena and the resulting destruction of the insulation are feared. Therefore, up to now the disadvantages and high costs of the insulation techniques that have been customary up to now have been accepted in order to avoid an air gap Solid insulating jacket or, if air gaps were unavoidable, a conductive inner surface of the Insulating jacket generated. With the inventive ladder When the corrugated hose is used as a solid insulator, there are not only air gaps inevitably, but also through the Strong curvatures of the "waves" of the hose on the inner surface are preferred locations for glowing phenomena. It is surprising that contrary to the opinion of experts the feared permanent glow at operating voltage does not occur despite the air gap and despite the curvatures, as tests showed.

Der bisher aufgrund der oben dargestellten Auffassung der Fachwelt als Isolator nicht in Betracht gezogene Wellschlauch bringt jedoch eine ganze Reihe von Vorteilen. So können solche Wellschlauchisolatoren aufgrund ihrer leichten Biegbarice it komplikationslos auf vielfach und kompliziert gekröpfte Leiterformen auch durch ungeschultes Personal aufgeschoben oder abgezogen werden. Investitionskosten, wie etwa im Falle des Wirbel9interns für eine Beschiohtungsanlage, treten nicht auf. Ss können handelsübliche Wellschläuche benutzt werden, bei denen wegen der Großserienfertigung mit konstanter Fertigungsqualität gerechnet werden kann, so daß eine reproduzierbare Isolationsgtite gesichert ist. Dies ist selbst dann der Fall, wenn wegen der Unkompliziertheit des Aufbringungsverfahrens die Isolation des metallischen Leiteri außerhalb des Werksbereichs, also beispielsweise auf der Montagestelle, erfolgt. Ein besonderer Vorteil liegt in der ^empfindlichkeit der Isolation gegen mechanische Beanspruchungen. Da die Wellschläuche durch ihre FormgestaltungThe corrugated hose, which has not been considered as an insulator by experts due to the above-presented view, brings however, a number of advantages. Because of their easy bendability, such corrugated hose insulators can be used without complications on multiple and complicated cranked conductor shapes can also be postponed or withdrawn by untrained personnel. Investment costs, such as in the case of the vortex internal for a coating system, do not occur. Ss standard corrugated hoses can be used, where because of the Large-scale production with constant manufacturing quality can be expected, so that a reproducible isolation is ensured. This is the case even if, because of the simplicity of the application process, the isolation of the metallic Leiteri outside of the factory area, for example on the assembly site. A particular advantage lies in the sensitivity of the insulation to mechanical stresses. Because the corrugated hoses by their shape

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mit einer beträchtlichen inneren Federreserve auegestattet sind, werden Stoß- und Druckbelastungen beschädigungslos tiberstanden, so daß Transport- und Montageschaden erheblich reduziert werden können. Die mit der Wellung verbundene Oberflächenvergrößerung des Isolators nach innen und nach außen, trägt zu einem günstigen Wärmeübergang zwischen Leiter und Außenluft bei, so daß die Stromtragfähigkeit des isolierten Leiters gegenüber dem blanken Leiter nicht in größerem Umfange eingeschränkt wird.are equipped with a considerable internal spring reserve, shock and pressure loads are withstood without damage, so that transport and assembly damage are significantly reduced can. The surface enlargement of the insulator connected with the corrugation inwards and outwards, contributes to a favorable Heat transfer between conductor and outside air at, so that the current carrying capacity of the insulated conductor compared to the bare Head is not restricted to any great extent.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Wellschlauch aus Kunststoff gefertigt. Dabei können als Kunststoffe Polyäthylen, Polypropylen und Polyamid verwendet sein.In an advantageous embodiment, the corrugated hose is made of Made of plastic. Polyethylene, polypropylene and polyamide can be used as plastics.

Damit wird eine hohe Gleitfähigkeit des Wellschlauchmaterials auf der Oberfläche des metallischen Leiters erreicht. Hohe Alterungsbeständigkeit und nur geringe Wasseraufnahme sind vorteilhafte Eigenschaften des Werkstoffs, der darüber hinaus mit geringem Kostenaufwand synthetisiert und verarbeitet werden kann. Damit können nicht nur die Kosten zur Aufbringung der Isolation niedrig gehalten werden, sondern das Wellstoffisolatormaterial selbst gestattet bereits erhebliche Kostensenkungen. Ein nachträgliches stellenweises Ablösen der Isolation, beispielsweise um neue Kontaktstellen am Leiter zu schaffen, ist bei Verwendung eines einfachen Schneidwerkzeugs möglich.This enables the corrugated hose material to slide well on the surface of the metallic conductor. High resistance to aging and only low water absorption are advantageous properties of the material, which in addition with low Costs can be synthesized and processed. This can not only reduce the cost of applying the insulation are kept low, but the corrugated insulation material itself already allows significant cost reductions. An afterthought the insulation can be removed in places, for example to create new contact points on the conductor with a simple cutting tool.

Es ist günstig, wenn die lichte Weite des Wellschlauches nur geringfügig größer ist als die Querschnittsausmaße des Leiters. Wegen der geringen Reibung zwischen Isolator und Leiter sowie wegen der guten Biegbarkeit des Isolators sind große Überweiten des Wellschlauches, wie sie etwa im Falle des Schrumpfschlauches nötig sind, auch bei komplizierten Leiterformen überflüssig. Eine aufwendige und wegen der leichten Verletzlichkeit des Schlauchmaterials bei höheren Temperaturen gefährliche Wärmebehandlung, wie bei der Schrumpfschlauchisolierung, entfällt hier völlig. Durch das verhältnismäßig gute Anliegen des Wellschlauches am metallischen Leiter, wobei sich lediglich in KröpfungenIt is favorable if the clear width of the corrugated hose is only slightly is larger than the cross-sectional dimensions of the conductor. Because of the low friction between the insulator and conductor as well Because of the good bendability of the insulator, the corrugated tube is overstretched, such as in the case of shrink tubing are necessary, even with complicated conductor shapes. A complex and, because of the easy vulnerability of the Tubing material, dangerous heat treatment at higher temperatures, such as with shrink tubing insulation, is not required here fully. Due to the relatively good fit of the corrugated hose on the metallic conductor, with only bends

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der Abstand der einzelnen "Wellen" vergrößert bzw. verkleinert, wird auch eine günstige ästhetische Wirkung eines wellschlaucbisolierten Leiters erreicht.the distance between the individual "waves" increases or decreases, a favorable aesthetic effect of a conductor insulated with corrugated hose is also achieved.

Uo die Aufbringung des Wellschlauches weiterhin zu erleichtern, kann die Oberfläche des Leiters mit einem Gleitmittel, beispielsweise einem Fett, versehen sein.To further facilitate the application of the corrugated hose, the surface of the conductor can be provided with a lubricant, for example a fat.

Beim Einsatz handelsüblicher Wellschläuche aus Kunststoff als Isolation wurden außerordentlich günstige Werte bezüglich Grlimmaussetzspannung und StoBspannungsbelastbarkeit erzielt. Die Einhaltung der geforderten Mindestwerte hinsichtlich der elektrischen Belastbarkeit der Wellschlauchisolation ist nach den vorliegenden Messungen gesichert.When using commercially available corrugated hoses made of plastic as Isolation, extraordinarily favorable values were achieved in terms of grim exposure voltage and surge voltage resistance. Compliance with the required minimum values with regard to the electrical load capacity of the corrugated hose insulation is ensured according to the measurements available.

In folgenden wird die Erfindung in den Figuren 1 und 2 anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following, the invention is explained in more detail in FIGS. 1 and 2 using an exemplary embodiment.

In Pig. 1 ist mit 1 ein metallischer Leiter in Form eines Sammelschienenbügels bezeichnet. Der Sammelschienenbügel 1 iat U-förmlg gestaltet. Seine freien Schenkel weisen an den Stellen 2 und 3 gleichgerichtete zusätzliche Kröpfungen auf. Die Enden 5 und 6 der freien Schenkel sind als blanke Kon takt st ticke zum Anschluß in Schaltfeldern ausgeführt. Der zwischen den blanken An schlußstücken 5 und 6 liegende !Teil des Sa mmel schien en bügeis 1 ist vollkommen durch einen einstückigen Isolierwellschlauch 7 umkleidet. An den gekrümmten bzw. gebogenen Stellen des aus Rundmaterial gefertigten Sammelschienenbügels findet jeweils einseitig eine Verdichtung der "Wellen*¹ des Wellschlauch, auf der gegenüberliegenden Seite ein Auseinanderziehen der "Wellen" statt. Dies bleibt jedoch ohne Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften und auch das günstige äußere Erscheinungsbild des wellschlauchisolierten Sammelschienenbügels. Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II durch den Sammelschienenbügel. In dieser vergrößert dargestellten Ansicht wird einerseits die Lage und Gestalt der Kröpfung 2 veranschaulicht, zum anderenIn Pig. 1, 1 denotes a metallic conductor in the form of a busbar bracket. The busbar bracket 1 has a U-shaped design. Its free legs have additional cranks in the same direction at points 2 and 3. The ends 5 and 6 of the free legs are designed as bare con tact st ticke for connection in panels. The lying between the bare connectors 5 and 6! Part of the Sa mmel seemed en bübers 1 is completely encased by a one-piece insulating corrugated hose 7. A condensation of the "waves * ¹ a pulling apart of the corrugated tube, on the opposite side" waves "is to the curved or bent points of the manufactured from round material busbar bracket each on one side instead. However, this has no influence on the electrical characteristics and the favorable 2 shows a section along the section line II-II through the busbar bracket

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wird durch die maßstabsgerechte Darstellung von Saomelschienenbligeldurohmesser und lichter Weite des Isolierwellschlauchs verdeutlicht, wie eng sich der Isolierschlauch an den metallischen Leiter anschmiegt. Dabei kann bei einer derartigen Bemessung von Sammelsohienenbtigel und Isolierschlauch innerhalb weniger Sekunden der Isolierschlauoh auf den Sammelschienenbtigel aufgeschoben werden.The true-to-scale representation of the Saomelschienenbligeldurohmesser and the clear width of the insulating corrugated hose shows how tight the insulating hose is to the metallic one Head snuggles. In this case, with such a dimensioning of the collecting hive and insulating tube within a few Seconds the insulating hose can be pushed onto the busbar bracket.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß der hier durch die Inkaufnahme von Luftabständen zwischen Leiter und Isolation neu beschrittene Weg zu einer Isoliertechnik führt, die den bisherigen !Techniken hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Fertigungsfreundlichkeit weit tiberlegen ist. Trotz Inkaufnahme der Luftabstände werden die erforderlichen elektrischen Werte der Isolation überraschenderweise voll erreicht.In summary it can be stated that the here by the Accepting air gaps between conductor and insulation, the new path taken leads to an insulation technology that is far superior to previous technologies in terms of cost-effectiveness and ease of manufacture. Despite accepting the air gaps, the required electrical values of the insulation are surprisingly fully achieved.

5 Patentansprüche 2 !Figuren5 claims 2! Figures

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Claims

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PatentansprücheClaims

Rigid metallic conductor, preferably round conductor for high voltages, old solid insulation which encloses at least part of the conductor like a jacket , characterized in that the solid insulation is designed as a corrugated hose (7).

2. Metallic conductor according to claim 1, characterized in that the corrugated hose (7) is made of plastic.

3. Metallic conductor according to claim 2, characterized in that the plastics used are polyethylene, polypropylene and polyamide.

4. Metallic conductor according to claim 1, characterized in that the inside width of the corrugated hose (7) is only slightly larger than the cross section of the conductor (1) (Fig. 2),

5. Metallic conductor according to claim 1, characterized in that the surface of the conductor (1) is provided with a lubricant.

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