DE2708596C2

DE2708596C2 - Metallgekapselte Hochspannungsanlage

Info

Publication number: DE2708596C2
Application number: DE2708596A
Authority: DE
Inventors: Jürg Dr.-Ing. Oberentfelden Vontobel
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1977-02-28
Publication date: 1987-03-19
Also published as: FR2403669B1; US4090028A; DE2708596A1; CH596686A5; FR2403669A1; ES461010A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine metallgekapselte Hochspannungsanlage mit mindestens einem innerhalb der Kapselung durch Isolierkörper befestigten elektrischen Leiter und an der Oberfläche des Leiters und/oder an der Innenfläche der Kapselung in einem Bereich, in welchem das Weiterwandern eines Störlichtbogens verhindert wird, angeordnete abbrandfeste und elektrisch leitfähige Einlagen aufweist, die mit dem sie tragenden elektrisch leitenden Teil galvanisch verbunden sind, wobei die Einlagen gegenüber der Innenfläche der Kapselung im übrigen isoliert gelagert ist.
Bei einer bekannten Hochspannungsanlage dieser Art (DE-OS 23 60 071) wird zwar bei brennendem Störlichtbogen ein Axialkomponenten aufweisendes und somit eine rotierende Bewegung des Lichtbogen bewirkendes Magnetfeld, zumindest zeitweise, erzeugt. Die Wirkung dieses Magnetfeldes ist jedoch gering und richtungsgemäß nicht eindeutig festgelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die metallgekapselte Hochspannungsanlage der eingangs genannten Art so weiter auszubilden, daß die Wirkung des Magnetfeldes verstärkt und richtungsgemäß eindeutig definiert wird.
Die metallgekapselte Hochspannungsanlage, bei der diese Aufgabe gelöst ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Einlagen als mindestens ein zu der Oberfläche des Leiters und/oder der Innenfläche der Kapselung koaxiales, ein spulenartiges und nur einseitig mit dem Leiter bzw. der Kapselung verbundenes Leiterstück ausgebildet ist, wobei die Oberfläche der Einlagen in der Nähe des Isolierkörpers mit einem elektrischen Isoliermaterial abgedeckt ist.
Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß der Lichtbogen mit Sicherheit eine rotierende Bewegung ausführt und im Bereich des Isolierkörpers, durch den er an seinem Weiterwandern längs des Leiters gehindert ist, Einlagen mit relativ kleinen Dicken eingesetzt werden können, ohne daß dennoch die Gefahr eines Durchschmelzens gegeben wäre. Somit ist eine hohe Wirtschaftlichkeit unter Gewährleistung einer hohen Betriebssicherheit erreicht.
An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß in der Hochspannungstechnik spulenartige Leiterstücke an sich bekannt sind (CH-PS 5 69 374, US-PS 38 36 740 sowie DE-AS 12 82 768). Sie dienen jedoch jeweils anderen Zwecken, beispielsweise in Form einer Erdleitung der Erhöhung des Widerstandes dieser Erdleitung.
Die Einlage kann aus einer Spule mit mindestens einer Windung oder aus einem Blechmantel bestehen, der mindestens einen an seinem freien Ende beginnenden sowohl in achsparalleler als auch in tangentialer Richtung verlaufende Komponenten aufweisenden Einschnitt aufweist.
Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Teil einer metallgekapselten Hochspannungsanlage im Längsschnitt und
Fig. 2 im Querschnitt mit einer Einlage aus einer Windung,
Fig. 3 auch einen Teil einer metallgekapselten elektrischen Hochspannungsanlage im Längsschnitt, mit einer Einlage aus in radialer Richtung und
Fig. 4 in Axialrichtung nebeneinander gewickelten Windungen,
Fig. 5 einen Längsschnitt mit einer Einlage aus einer Spule und aus einer elektrischen Abschirmung, und
Fig. 6 einem Längsschnitt mit einer Einlage aus einem Blechmantel sowohl an der Innenwand der Kapselung als auch an der Oberfläche des Leiters.
Der in Fig. 1 dargestellte Teil einer metallgekapselten Hochspannungsanlage besteht aus den Endteilen der zylindrischen Kapselungen 1 und 2, aus dem Isolierkörper 3 , aus dem elektrischen Leiter 4 und aus den an der Innenwand der Kapselungen 1 und 2 angebrachten Einlagen 5 und 6. Die Einlagen sind in Bereichen angeordnet in welchen bei Störungen das Weiterwandern eines Lichtbogens durch den Isolierkörper 3 verhindert ist. Die Einlagen 5, 6 dienen zur Aufnahme von Lichtbogenfußpunkten und bestehen aus je einer durch einen aufgeschlitzten Metallzylinder aus abbrandfestem Material gebildeten Windung mit einer kleinen Überlappung. Die Metallzylinder der Einlagen 5, 6 sind mittels eines härtbaren Isoliermaterials in den Kapselungen 1 und 2 befestigt und reichen mit ihren abgerundeten Kanten bis zum Isolierkörper 3. Das eine Ende 7 des Metallzylinders ist elektrisch isoliert, das andere Ende 8 ist hingegen unter der Überlappung mit der Kapselung 2, wie in Fig. 2 dargestellt, galvanisch verbunden.
Bei einer Störung, bei welcher zwischen dem Leiter 4 und der Kapselung 2 an irgendeiner Stelle der Hochspannungsanlage ein Lichtbogen entsteht, wandert der Lichtbogen in einer die Stromschleife vergrößernden Richtung bis er in seiner Wanderung durch einen Isolierkörper 3 aufgehalten wird. Die Fußpunkte des aufgehaltenen Lichtbogens 9 in den Fig. 1 und 2 sitzen einerseits auf dem Leiter 4 und andererseits auf der Einlage 6.
Der vom Ende 8 der Einlage 6 zum Lichtbogenfußpunkt fließende Strom bildet eine Schleife, wobei diese Stromschleife ein axiales Magnetfeld erzeugt, das eine in Fig. 2 in Pfeilrichtung 10 verlaufende rotierende Bewegung des Lichtbogens 9 bewirkt. Da der Lichtbogenfußpunkt in dieser Anordnung weder auf der Kapselung 2 noch auf der Einlage 6 stehen bleibt, können sowohl für die Kapselungen 1, 2 als auch für die Einlagen 5, 6 relativ dünne Materialien verwendet werden. Die Einlagen 5, 6 können aus dem gleichen Material wie die Kapselungen 1, 2 oder aus einem abbrandfesten Material hergestellt werden.
In der in Fig. 3 dargestellten Anordnung wird das bei einem auf der Einlage brennenden Lichtbogen zu erzeugende axiale Magnetfeld durch eine aus mehreren Windungen gebildete Spule 11 hervorgerufen. Die äußere Windung der Spule 11 ist mit der Kapselung 1, 2 verbunden. Die Windungen bestehen aus Flachleitern, die mit einer elektrisch isolierenden Zwischenlage aufeinandergewickelt sind. Die innere Oberfläche der inneren Windung ist blank. Das innere Ende der inneren Windung endet elektrisch isoliert.
In der linken Hälfte der Fig. 4 ist ein Leistungsschalter mit dem Aktivteil 12 und der Kapselung 13 dargestellt. Der Isolierkörper 14 trägt den in der Kapselung 15 geführten Leiter 4 . Die Einlage besteht in dieser Anordnung aus in Axialrichtung nebeneinander gewickelten Windungen 16, 17. Die Windungen 16, 17 sind gegen die Kapselungen 13, 15 und gegeneinander isoliert. Die innere, dem Leiter 4 zugekehrte Oberfläche der Windungen 16, 17, ist blank. Die beim Isolierkörper 14 liegenden Aufgänge der Windungen 16, 17 sind mit der zugehörigen Kapselung 13 resp. 15 galvanisch verbunden. Um eine rotierende Bewegung des Lichtbogens auch dann zu gewährleisten, wenn der Lichtbogenfußpunkt unmittelbar beim Isolierkörper 14 liegt, sind einigen Windungen mit dem Isolierkörper 14 abgedeckt. Durch diese Maßnahme erreicht man, daß der zum Fußpunkt des Lichtbogens führende Strom ein axiales Magnetfeld erzeugt, wodurch die rotierende Bewegung des Lichtbogens aufrechterhalten bleibt.
Die Windungen 18, 19 der in Fig. 5 dargestellten Einlage sind nebeneinander gewickelt und bestehen aus isolierten Leitern. Die letzte, innere blanke Windung, die dem inneren Leiter 4 zugekehrt ist, besteht aus einem aufgeschlitzten Zylinder 20, 21. Dieser Zylinder 20 oder 21 ist als elektrische Abschirmung ausgebildet und deckt die übrigen Windungen 18, 19 ab. Die ersten vom Isolierkörper 3 entferntesten Windungen 18, 19 sind mit den zugehörigen Kapselungen galvanisch verbunden. Die letzten Windungen 18, 19 am Isolierkörper 3 sind mit den Anfängen der aufgeschlitzten Zylinder verbunden. Das Ende des Zylinders 20 oder 21 ist elektrisch isoliert.
In der Anordnung nach Fig. 6 sind sowohl an der Innenwand der Kapselung 1, 2 als auch an der Oberfläche des Leiters 22, 23 Einlagen angebracht. Jede Einlage besteht aus einem Blechmantel 24, 25, 26, 27, der an seinem dem Isolierkörper 28 zugewandten Rand mit der ihn tragenden Kapselung 24, 25 oder Leiter 22, 23 elektrisch leitend verbunden ist und an seinen übrigen Teilen davon elektrisch isoliert ist. In Fig. 6 ist nur die rechte Hälfte des Isolierkörpers 28 dargestellt. Die dem Raum zwischen dem Leiter 22 oder 23 und der Kapselung 1 oder 2 zugekehrten Oberflächen der Blechmäntel 24, 25, 26, 27 sind blank. Die Blechmäntel 24, 25, 26, 27 sind mit mehreren an ihren elektrisch isolierten Enden beginnenden wendelförmigen Einschnitten 29 versehen. Die zwischen je zwei Einschnitten 29 liegenden elektrisch leitenden Teile der einander gegenüberliegenden, zusammengehörenden Blechmäntel 24, 25 und 26, 27 führen im gleichen Uhrzeigersinn von ihren freien Enden zu ihren anderen Enden. Diese Maßnahme sichert, daß die Axialkomponente des durch den im äußeren und im inneren Blechmantel zu den Lichtbogenfußpunkten fließenden Strom erzeugten Magnetfeldes in die gleiche Richtung zeigen. Um auch bei unmittelbar an der Oberfläche des Isolierkörpers 28 brennendem Lichtbogen ein axiales Magnetfeld durch die Blechmäntel 24, 25, 26, 27 erzeugen zu können, sind die Schlitze 29 und die dazwischen liegenden elektrisch leitenden Teile an ihren den freien Enden der Blechmäntel abgekehrten Enden auf einer bestimmten Breite mit dem Isolierkörper 28 abgedeckt.
Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die rotierende Bewegung des Lichtbogens an Stellen, wo er an seinem Weiterwandern gehindert ist, die Anwendung von relativ kleinen Dicken aufweisenden Einlagen und somit eine hohe Wirtschaftlichkeit, unter Gewährleistung einer hohen Betriebssicherheit, erlaubt.

Claims

1. Metallgekapselte Hochspannungsanlage mit mindestens einem innerhalb der Kapselung (1, 2; 13, 15) durch Isolierkörper (3; 28) befestigten elektrischen Leiter (4; 22, 23) und an der Oberfläche des Leiters und/oder an der Innenfläche der Kapselung in einem Bereich, in welchem das Weiterwandern eines Störlichtbogens verhindert wird, angeordnete abbrandfeste und elektrisch leitfähige Einlagen (5, 6; 11; 16, 17; 18, 19; 24, 25) aufweist, die mit dem sie tragenden elektrisch leitenden Teil galvanisch verbunden sind, wobei die Einlagen gegenüber der Innenfläche der Kapselung (1, 2; 13, 15) im übrigen isoliert gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen als mindestens ein zu der Oberfläche des Leiters (4; 22, 23) und/oder der Innenfläche der Kapselung (1, 2; 13, 15) koaxiales, ein spulenartiges und nur einseitig mit dem Leiter bzw. der Kapselung verbundenes Leiterstück ausgebildet ist, wobei die Oberfläche der Einlagen in der Nähe des Isolierkörpers mit einem elektrischen Isoliermaterial abgedeckt sind.

2. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (5, 6) aus einer Windung bestehen.

3. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (11) aus in radialer Richtung aufeinandergewickelten Flachleitern bestehen.

4. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (16, 17) aus in Axialrichtung nebeneinander gewickelten Windungen bestehen.

5. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach den Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (18, 19, 20, 21) aus einem aufgeschlitzten, die übrigen Windungen schützenden Zylinder bestehen.

6. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (24, 25, 26, 27) aus einem Blechmantel mit mindestens einem an seinem offenen Ende beginnenden und zum galvanisch angeschlossenen Ende führenden, spiralförmigen Einschnitt (29) bestehen.

7. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiterstücke der Einlagen an der Innenwand der Kapselung (1, 2) und an der Oberfläche des Leiters (22, 23) im gleichen Uhrzeigersinn von ihren offen Enden zu ihren galvanisch angeschlossenen Enden geführt sind.