DE2649262C3 - Elektrische Einrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung, in der elektrische Entladungen und/oder Lichtbogen 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 elektrisehen Entladungen und/oder Lichtbogen entstehenden Zersetzungsprodukte des elektronegativen Gases und gegen Verbindungen widerstandsfähig sind, welche durch Reaktion mit in der Kapselung enthaltenen chemischen Elementen entstehen.

Es sind elektrische Einrichtungen der eingangs erwähnten Art mit Kunststoffisoliermaterialien bekannt. Das feste Kunststoifisoliermaterial 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 Oberflüche des festen Kunststoffisoliermaterials gegen die Zersetzungsprodukte des Isoliergases und gegen dessen Verbindungen beständig. Bekannte Füllstoffe sind z. B. Korund, Calciumaluminat usw. Bei diesen festen Kunststoffisoliermaterialien ist jedoch durch die Martens-Temperatur des Kunstharzes die Betriebstemperatur der elektrischen Einrichtung begrenzt. Ohne diese Begrenzung könnten z.B. Schaltanlagen mit einem bedeutend höheren Strom belastet, oder bei einem gegebenen Strom die Abmessungen der Metallteile verkleinert werden. Ferner sind diese Kunststoffisoliermaterialien in elektrischen Einrichtungen nicht oder nur beschränkt alterungsbeständig.

Aus der FR-PS 1 308050 ist ein anorganisches festes Isoliermaterial für eine elektrische Einrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, wobei das Isoliermaterial mindestens an seiner Oberfläche eine Komponente des elektronegativen Isoliergases enthält. Diese Isoliermaterialien können jedoch bei Berührung mit einem Lichtbogen Komponente des Isoliergases abspalten, 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.

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.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß das Isoliermaterial 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-, B₂O₁- und alkalifreien Calciumaluminatglas bestehen, welches als Nebenbestandteile Oxide wie BaO, SrO, MgO, BeO, ZnO, La₂O₁, Sb₂O₃, ZrO₂, P₂O₅, Fe₂O₃, TiO₂ enthalten kann.

Das Isoliermaterial kann als Vollkörper ausgebildet oder als Glasurschicht auf die Oberfläche eines keramischen Körpers oder als Emailschicht auf Metallteile aufgebracht sein.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine aus einem metallgekapselten Trennschalter bestehende elektrische Einrichtung im Schnitt, und

Fig. 2 eine Blasdüsenanordnung eines Leistungsschalters im Schnitt.

DerTrennschaltcr besteht aus dem für Schubbewegungen vorgesehenen Kontaktstück 1, aus den Haupt- 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 8 und 9 der Sammelschienen erlauben. Die geerdete Metallumhüllung 10 umgibt den Trennschalter und schließt sein aus Schwefelhexafluorid bestehenden Isoliergasvciumen gegenüber der Umgebung dicht ab.

Der Antrieb 11 des Trennschalters ist über die Isolierdrehsäule 12 mit dem beweglichen Kontaktstück 1 kraftschlüssig verbunden.

Der Erdtrenner, bestehend aus Schubtrennkon- ίο taktstück Gleitkontakt und Antrieb ist im Gehäuse 13 untergebracht. Der Hauptkontakt des Erdtrenners ist unter der Verschalung 2 eingebaut.

Kommt es bei der Betätigung des Trennschalters zu einer Lichtbogenbildung, so bewirkt der Lichtbogen eine thermische Dissoziation des Schwefelhexafluorid-Isoliergases. Es entstehen durch Reaktion mit innerhalb der Metallumhüllung vorhandenen chemischen Elementen verschiedene Fluorverbindungen, z.B. Flußsäure, die die Oberfläche der Isolierabstützungen 6 und 7 angreifen und den OberfJächenwiderstand herabsetzen würden, wenn das Material der Iso-Iierabstützungen nicht mindestens an ihren Oberflächen gegen die Zersetzungsprodukte und deren Verbindungen widerstandsfähig wäre. r>

Die Isoliersäue 12 besteht in der Hauptsache aus einem Calciumaluminatglas mit folgender Zusammensetzung:

CaO 39,0 Gcw.%

Al₂O, 45,0 Gew.% jo

BaO 10,0 Gew.%

TiO₂ 3,0 Gew.%

ZnO 3,0 Gcw.%

Die Isolierabstützungen 6 und 7 bestehen aus je einem Porzeilankörper, die mit einem in der Hauptsa- r> ehe aus Calciumaluminat CaAI₂O₄ bestehenden Glasur verschen sind.

Um die elektrische Festigkeit des Trennschalters zu erhöhen, sind die für Spannung zu führen vorgesehenen Metallteile, wie die Verschalung 2 und 3, die ₄₍₎ Sammelschienen 4 und 5 und das Kontaktstück 1 mit einer auf diese Metall!eile aufgesinterten elektrischen Isolierschicht versehen. Die Zusammensetzung dieser Isolierschichi ist:

P₂O₅ 75 Gew.%

ΑΊ,0₃ 15 Gew.%

ZnO 8 Gew.%

PbO 2 Gew.%

Dieser Trennschalter ist für einer; Temperaturbereich von -40° C bis +200° C vorgesehen.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Die dargestellte rotationssymmetrische Blasdüse 14 eines mit Sf₆-Löschgas arbeitenden Hochspannungs-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 mit einem elektrischen Isoliermaterial 18 überzogen. Die Festkontakte 19 des Druckgasschalters sind im inneren Metallmantel 15 befestigt. Die Stromzuführung zur Blasdüse 14 erfolgt am äußeien Rand 20. Der Schaltstift 21 wird aus dem inneren Metallmantel 15 bei Unterbrechung eines Stromes herausgezogen. Das Löschgas strömt neben dem Schaltstift 21 in die Blasdüse 14 hinein. Das Isoliermaterial 18 steht während des Löschvorganges im Leistungsschalter mit dem Lichtbogen 22 in direkter Berührung. Das Isoliermaterial 18 besteht in der Hauptsache aus Magnesiumaluminat MgAl₂O₄ und ist als Emailschicht auf die Blasdüse aufgebracht. Das Isoliermaterial kann auch auf die Unterlage aufgesintert sein.

Die Verwendung von Erdalkalialuminaten oder Alumophosphaten, in denen die Kationen mindestens zweiwertig sind, bietet in Sf,,-gasisolierten elektrischen Einrichtungen auch den Vorteil, daß an seiner Oberfläche in Reaktion mit durch einen Schaltlichtbogen vom SF₆ Molekül abgespalteten freien Fluormolekülen höchstens Fluoride mehrwertiger Ionen entstehen, die aber gute elektrische Isolatoren sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrische Einrichtung, in der elektrische Entladungen und/oder Lichtbogen 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 elektrisehen Entladungen und/oder Lichtbogen entstehenden Zersetzungsprodukte des elektronegativen Gases und gegen Verbindungen widerstandsfähig ist, welche durch Reaktion dieser Zersetzungsprodukte mit in der Kapselung enthaltenen ι > chemischen Elementen entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial im wesentlichen aus einer alkalifreien anorganischen Verbindung vom Erdalkalialuminattyp oder AIumophosphattyp besteht. >o

2. Elektrische Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial einen glasigen Zustand aufweist.

3. Elektrische Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial aus einem SiO₂- und B₂O₃- und alkalifreien Calciumaluminatglas besteht.

4. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial als Nebenbestandteile Oxide wie BaO, SrO, MgO, jo BeO, ZnO, La₂O₃, Sb₁O₃, ZrO₂, P₂O₅, Fe₂O₁, TiO₂ enthält.

5. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial aus einem Alumophosphatglas der Zu- r, sammensetzung 75 Gew.% P₂O₅, 15 Gcw.% Al₂O₁,8 Gew.% ZnO und 2 Gew.% PbO besteht.

6. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial als Vollkörper ausgebildet ist.

7. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial als Glasurschicht auf die Oberfläche eines keramischen Körpers aufgebracht ist.

8. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4-, 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial als Emailschicht auf Metallteile aufgebracht ist.

9. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermate- ^₀ rial auf einen keramischen oder metallenen Körper aufgesintert ist.