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Elektrische Einrichtung
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung, in der mindestens
zeitweise elektrische Entladungen und/oder Lichtbögen auftreten, mit einer diese
Einrichtung umhüllenden Kapselung, die mit einem eine fluorhaltige Verbindung aufweisenden,
elektronegativen Gas gefüllt ist, wobei in dieser Kapselung ein festes, elektrisches
Isoliermaterial vorhanden ist, das gegen die bei elektrischen Entladungen und/oder
Lichtbögen entstehenden Zersetzungsprodukte dieses elektronegativen Gases und gegen
Verbindungen
widerstandsfähig sind, welche durch Reaktion mit in
dieser Kapselung enthaltenen chemischen Elementen entstehen.
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Es sind elektrische Einrichtungen der eingangs erwähnten Art mit Kunststoffisoliermaterialien
bekannt. Das feste Kunststoffisoliermaterial wird aus einem Binder, z.B. aus Epoxydharz
und aus mindestens einem Füllstoff hergestellt. Sowohl der Binder als auch der Füllstoff
sind mindestens an der Oberfläche des festen Kunststoffisoliermaterials gegen die
Zersetzungsprodukte des Isoliergases und gegen dessen Verbindungen beständig. Bekannte
Füllstoffe sind z.B. Korund, Calciumaluminat, usw. Nachteil dieser festen Kunststoffisoliermaterialien
ist, dass sie durch die Martens-Temperatur des Kunstharzes die Betriebstemperatur
der elektrischen Einrichtung begrenzen. Ohne diese Begrenzung könnten z.B. Schaltanlagen
mit einem bedeutend höheren Strom belastet, oder bei einem gegebenen Strom die Abmessungen
der Metallteile verkleinert werden. Ein weiterer Nachteil der Kunststoffisoliermaterialien
in einer elektrischen Einrichtung ist, dass die Kunststoffe einer Alterung unterworfen
sind. Diese Isoliermaterialien sind nicht oder nur beschränkt alterungsbeständig.
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Aus der FR-PS 1.308.050 ist ein anorganisches festes Isoliermaterial
für eine elektrische Einrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, wobei das Isoliermaterial
mindestens an seiner Oberfläche eine Xomponente des elektronegativen Isoliergases
enthält.
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Nachteil dieser Isoliermaterialien ist, dass sie in Berührung mit
einem Lichtbogen Komponente des Isoliergases abspalten können, die ja auch Zersetzungsprodukte
des Isoliergases sind und in einer elektrischen Einrichtung unerwünscht sind, weil
sie allein oder in Form von Verbindungen mit anderen in der Kapselung befindlichen
chemischen Elementen, Teile der Einrichtung angreifen und beschädigen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Isoliermaterial zu finden, das im
durch die thermische Belastbarkeit der Metallteile gegebenen Temperaturbereich die
erforderliche mechanische Festigkeit und Beständigkeit gegen die Zersetzungsprodukte
des Isoliergases aufweist und auch für die in Lichtbogennähe angeordneten Bauteile
geeignet ist.
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Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass das Isoliennaterial
im wesentlichen aus einer alkalifreien, anorganischen Verbindung vom Erdalkalialuminattyp
oder Alumophosphattyp besteht. Das Isoliermaterial weist vorzugsweise einen glasigen
Zustand auf und kann aus einem SiO2-, B2O3- und alkalifreien Calciumalüminatglas
bestehen, welches als Nebenbestandteile Oxide wie BaO, SrO, MgO, BeO, ZnO, pa203,
So203, ZrO2, P2051 Je203, TiO2 enthalten kann.
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Das Isoliermaterial kann als Vollkörper ausgebildet oder als Glasurschicht
auf die Oberfläche eines keramischen Körpers oder als Emailschicht auf Metallteile
aufgebracht sein.
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Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine aus einem metallgekapselten
Trennschalter bestehende elektrische Einrichtung im Schnitt, und Fig. 2 eine Blasdüsenanordnung
eines Leistungsschalters im Schnitt.
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Der Trennschalter besteht aus dem für Schubbewegungen vorgesehenen
Kontaktstück 1, aus den itaupt- und Gleitkontakten, die in den Verschalungen 2 und
3 eingebaut und an den Sammelschienen 4 und 5 befestigt sind sowie aus den Isolierabstützungen
6 und 7, die die Befestigung der Sammelschienen 4 und 5 in den Metallumhüllungen
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und 9 der Sammelschienen erlauben. Die geerdete Metallumhüllung 10 uaglbt den Trennschalter
und schliesst sein aus Scha7efelhexafluorid bestehenden Isoliergasvolumen gegenüber
der Umgebung dicht ab.
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Der Antrieb 11 des Trennschalters ist über die Isollerdrehsäule 12
mit dem beweglichen Kontaktstuck l kraftschlüssig verbunden.
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Der Erdtrenner, bestehend aus Schubtrennkontaktstück, Gleitkontakt
und Antrieb ist im Gehäuse 13 untergebracht. Der Hauptkontakt des Erdtrenners ist
unter der Verschalung 2 eingebaut.
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Bei der Betätigung des Trennschalters kommt es in den meisten Fällen
zu Lichtbogenbildung. Der Lichtbogen bewirkt eine thermische Dissoziation des Schwefelhexafluorid-Isoliergases.
Es entstehen durch Reaktion mit innerhalb der Metallumhüllung vorhandenen chemischen
Elementen verschiedene Fluorverblndungen, z.B. Flusssäure, die die Oberfläche der
Isolierabstützungen 6 und 7 angreifen und den Oberflächenwiderstand herabsetzen
würden, wenn das Material der Isolierabsützungen mindestens an ihren Oberflächen
gegen die Zersetzungsprodukte und deren Verbindungen nicht widerstandsfähig wäre.
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Die Isoliersäule 12 besteht in der Hauptsache aus einem Calciumaluminatglas
mit folgender Zusammensetzung: Ca O 39,0 Gew. % A1203 45s0 Gew. % Ba 0 10,0 Gew.
% Ti 02 1,0 Gew. % Zn 0 3,0 Gew. g Die Isolierabstützungen 6 und 7 bestehen aus
je einem Porzellankörper die mit einem in der Hauptsache aus Calciumaluminat CaA1204
bestehenden Glasur versehen sind.
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Um die elektrische Festigkeit des Trennschalters zu erhöhen, sind
die für Spannung zu führen vorgesehenen Metallteile, wie die Verschalungen 2 und
3, die Sammelschienen 4 und 5 und das Kontaktstück 1 mit einer auf diese Metallteile
aufgesinterten elektrischen Isolierschicht versehen. Die Zusammensetzung die ser
Isolierschicht ist; P205 75 Gew. % Al 203 15 Gew. % ZnO 8 Gew. z PbO 2 Gew. z Dieser
Trennschalter ist für einen Temperaturbereich von -40 0C bis + 200 °C vorgesehen.
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Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die dargestellte rotationssymmetrische Blasdüse 14 eines mit SF6-Löschgas
arbeitenden Ijochspannungs-Leistungsschalters besteht aus den teilweise konischen
inneren und äusseren Metallmänteln 15 und 16. Die Oberfläche der Metallmäntel 15
und 16 sind in der Nähe der Verbindungsstelle 17 und an der Verbindungsstelle 17
nit einem elektrischen Isoliermaterial 18 überzogen. Die Festkontakte 19 des Druckgasschalters
sind im inneren Metallmantel 15 befestigt. Die Stromzuführung zur Blasdüse 14 erfolgt
an äusseren Rand 20. Der Schaltstift 21 wird aus dem inneren Metallmantel 15 bei
Unterbrechung eines Stromes herausgezogenw Das Löschgas strömt neben dem Schaltstift
21 in die Blasdüse 14 hinein. Das Isoliermaterial 18 steht während dem Löschvorgang
im Leistungsschalter mit dem Lichtbogen 22 in direkter Berührung. Das Isoliermaterial
18 besteht in der Hauptsache aus Magnesiumaluminat Mg A1204 und ist als Emailschicht
auf die Blasdüse angebracht. Das Isoliermaterial kann auch auf die Unterlage aufgesintert
sein.
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Die Verwendung von Erdalkalialuminaten oder Alumophosphaten, in denen
die Kationen mindestens zweiwertig sind, bietet in SF6 -gasisolierten elektrischen
Einrichtungen auch den Vorteil, dass an seiner Oberfläche in Reaktion mit durch
einem Schaltlichtbogen vom SP6 Molekül abgespalteten freien Fluormolekülen höchstens
Fluoride mehrwertiger Ionen entstehen, die aber. gute elektrische Isolatoren sind.
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