DE2748002B2 - Gasgefüllte Durchführung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine gasgefüllte Durchführung, bestehend aus einem hohlen Isolierkörper als Außenhülle, einem zentralen Durchführungsleiter, einem geerdeten Abschirmzylinder, der koaxial zum Durchführungsleiter innerhalb der Durchführung angeordnet ist, und aus einer an der Außenseite des Isolierkörpers befestigten, geerdeten Schutzarmatur.

Die F i g. 1 und 2 zeigen den Grundaufbau derartiger bekannter Durchführungen. Dabei besteht die Durchführung aus einem zentralen Durchführungsleiter 1, einem hohlen Isolierkörper 2, der mit einem isolierenden Gas bzw. SF6 gefüllt ist, einem geerdeten Abschirmzylinder 4 in Form eines im Isolierkörper 2 angeordneten Metallzylinders, der den Durchführungsleiter 1 konzentrisch umgibt, und aus einer geerdeten, ringförmigen Schutzarmatur 5 an der Außenseite des Isolierkörpers 2, wobei der Ring 5 den Isolierkörper konzentrisch umgibt. Die Elemente 4 und 5 dienen dazu, den Potentialgradienten zwischen dem Leiter 1 und to einem unteren Flansch 3 der Durchführung zu beeinflussen, nämlich abzuschwächen, um so die zulässige Spannung erhöhen zu können. Der Isolierkörper 2 ist auf einer Metallplatte 6 befestigt, die Teil einer elektrischen Maschine oder eines anderen elektrischen Gerätes ist. Am oberen Ende der Durchführung kann eine weitere Abschirmung in Form eines Ringes 7 angebracht sein.

Equipotentiallinien der Durchführung sind in F i g. 2 dargestellt Dabei sind im allgemeinen Durchführungen dieser Art so gestaltet, daß ihre Isolationsfestigkeit an der Innenseite größer ist als an der Außenseite. Mit anderen Worten, die Isolationseigenschaft der Durchführung wird durch die Isolationsfestigkeit an der Außenseite bestimmt, und diese wiederum wird bestimmt durch den Potentialgradienten an der Oberfläche des geerdeten Ringes der Schutzarmatur an der Außenseite und demjenigen an der Oberfläche der Durchführung nahe der geerdeten Seite. Aus diesem Grund ist es möglich, die Isolationsfestigkeit der Durchführung durch Konzentration der Equipotentiallinien nahe der Hochpotentialseite zu verbessern, womit der Potentialgradient längs der Oberfläche der Durchführung vermindert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der geerdete metallische Abschirmzylinder 4 möglichst nahe am Leiter 1 angebracht wird. Damit wird zwar der Potentialgradient entlang der äußeren Oberfläche des Körpers 2 abgeschwächt, zugleich jedoch der Potentialgradient entlang der inneren Oberfläche der Durchführung sowie der örtliche Potentialgradient am Ende des Abschirmzylinders 4 beträchtlich erhöht, mit der Folge unterschiedlicher Isolationseigenschaften auf der Innenseite und der Außenseite der Durchführung.

Nun war es bereits bekannt, diese Schwierigkeiten dadurch zu verringern, daß um den Durchführungsleiter mehrere, zueinander konzentrische Abschirmzylinder angeordnet werden. Bei einer Durchführung mit Papierisolation erbringt dies auch keine besonderen Schwierigkeiten, weil die Zylinder während des Papier-Wickelvorgangs in den Isolationswickel eingebracht werden können. Bei einer gasgefüllten Durchführung ist es jedoch schwierig, mehrere solcher innerer Abschirmzylinder im Isolierkörper anzuordnen und zu haltern, ohne die Durchführung beträchtlich vergrößern zu müssen. So ist beispielsweise in der DE-OS 18 00 667 eine gasgefüllte Durchführung offenbart, bei welcher zwei innere Abschirmzylinder vorgesehen sind, die durch sich radial erstreckende Befestigungselemente gehaltert werdenderen Außenenden zwischen aneinander anschließende Teilabschnitte des Isolierkörpers festgeklemmt sind. Diese Lösung führt zu einer komplizierten Konstruktion des Isolierkörpers und beeinträchtigt darüber hinaus eine freie Zirkulation des Isoliergases in der Durchführung. Eine weitere Durchführung mit mehreren Abschirmzylindern ist aus der DE-AS 10 76 216 bekannt. Dabei sind die einzelnen Abschirmzylinder durch obere und untere, sich radial erstreckende Zwischenstücke miteinander verbunden, was zu einer Durchführung mit beträchtlichem Durchmesser führt. Darüber hinaus sind die Abschirmzylinder zur Anbringung der Zwischenstücke an ihren oberen und unteren Enden so stark umgebogen, daß damit der erwünschte Feldlinienverlauf beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gasgefülite Durchführung der eingangs erwähnten Art in der Weise zu verbessern, daß der Potentialgradient entlang der äußeren Oberfläche der Durchführung mittels zumindest zweier Abschirmzylinder erniedrigt wird,, ohne dabei den Durchmesser der Durchführung wesentlich zu erhöhen, den Feldlinienverlauf zu stören und/oder die Gaszirkulation zu beeinträchtigten.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Hauptanspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Auf der Zeichnung zeigt

F i g. 1 und 2 — wie bereits erwähnt — im Längsschnitt eine gasgefüllte Durchführung nach dem Stand der Technik,

Fig.3 einen Längsschnitt durch eine Drjchführung nach der Erfindung,

F i g. 4 einen Schnitt durch einen Teil der Durchführung von F i g. 3 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, und

F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

Die Durchführung nach den F i g. 3 und 4 besteht aus einem zentralen Durchführungsleiter 11, einem hohlen Isolierkörper 12 mit Bodenflansch 13, einem inneren, geerdeten Abschirmzylinder 21, der an der Innenseite des Isolierkörpers nahe dem Flansch 13 befestigt ist, und einer äußeren, geerdeten Schutzarmatur 14, die am Flansch 13 mittels Tragrohren 15 befestigt ist Der Isolierkörper ist auf einer geerdeten Metallplatte 16 eines elektrischen Gerätes befestigt, beispielsweise eines gasgefüllten Leistungsschalters.

Gemäß F i g. 4 ist am oberen Ende des Abschirmzylinders 21 ein metallischer Zwischenpotentialzylinder 25 befestigt, und zwar mittels säulenartiger Isolatoren 31. Am oberen Ende des Zwischenpotentialzylinders 25 befindet sich ein Befestigungsring 26. Der Abschirmzylinder 21 ist außerdem am oberen Ende mit einem Befestigungsring 22 versehen, und die beiden Befestigungsringe 22 und 26 sind mittels Bolzen 27 mit den entgegengesetzten Enden der säulenförmigen Isolatoren 31 verbunden, die auf einem Kreis um den Zentralleiter 1 herum angeordnet sind. Der Befestigungsring 22 besitzt einen größeren Innendurchmesser als der Befestigungsring 26, so daß der Zwischenpotentialzylinder 25 sich innerhalb des Abschirmzylinders 21 befindet, der elektrisch mit der Metallplatte 16 und dem Flansch 13 über eine Stützplatte 23 und Bolzen 24 verbunden ist. Das Potential des Zwischenpotentialzylinders 25 wird deshalb durch das Verhältnis der elektrostatischen Kapazitäten zwischen ihm selbst und dem Durchführungsleiter 11 einerseits und zwischen den beiden Zylindern 21 und 25 andererseits bestimmt, d. h. durch deren Überlappungsgrad.

Durch den Zwischenpotentialzylinder 25 wird die Verteilung der Equipotentiallinien von F i g. 2 gegen die Seite des höheren Potentials hin verschoben und, weil die Potentialdifferenz zwischen den Zylindern 21 und 25 fest ist, wird es möglich, den Potentialgradienten auf der Oberfläche des Isolierkörpers ebenfalls klein zu halten. Übergießt man die Durchführung mit Wasser, so zeigt sich, daß die Potentialverteilung entlang der Oberfläche des Isolierkörpers infolge des darüberfließenden Wassers sich ändert, sich dabei jedoch der Vorteil ergibt, daß die innere Potentialverteilung infolge der inneren Zwischenpotentialabschirmung konstant bleibt.

Wird innerhalb des Isolierkörpers ein Zwischenpotentialzylinder vorgesehen, so ist es möglich, den Durchmesser der äußeren ringförmigen Schutzarmatur kleiner zu machen als bei üblichen gasgefüllten Durchführungen. Der Zwischenpotentialzylinder kann durch eine Vielzahl von umfangseitig verteilten, stabförmigen, sich radial erstreckenden Isolatoren getragen werden, jedoch ist es mit dieser Konstruktion schwierig, eine gewünschte Kriechstrecke längs der

ίο Isolatoren zu erhalten. Weil sich jedoch bei der Erfindung die Isolatoren 31 in Axialrichtung der Durchführung erstrecken und umfangsmäßig um den Zylinder 25 verteilt sind, ist es möglich, die gewünschte Kriechstrecke auf einfache Weise zu erhalten.

Um das Zwischenpotential auf einem gewünschten Wert zwischen 20 und 60% der Leitungsspannung zu halten, ist es notwendig, die Zwischenpotential-Abschirmung in einer bestimmten Lage anzubringen. In bestimmten Fällen kann die innere schräge Wandung des Isolatorkörpers die Anbringung des oberen Befestigungselementes erschweren; in diesem Fall können dann die Isolatoren 31 bezüglich der Vertikalen einen bestimmten Anstellungswinkel aufweisen, wie dies in F i g. 5 dargestellt ist.

Soll die Potentialverteilung entlang der äußeren Oberfläche des Isolatorkörpers noch mehr verbessert werden, so können mehrere Zwischenpotentialzylinder 25 und 34 verwendet werden. Die Abschirmung 34 ist an der Befestigung 26 durch ein ringförmiges Befestigungs-

jo element 33 und durch eine Mehrzahl von über den Umfang verteilter Isolatorstäbe 32 befestigt, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist.

Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 3 bis 5 ist das Potential des Zwischenpotentialzylinders gegeben durch

V =

V₀

wobei Vo die Leitungsspannung ist, Q die Kapazität zwischen dem Durchführungsleiter und dem Zwischenpotentialzylinder und Ci die Kapazität zwischen dem Zwischenpotentialzylinder und dem geerdeten Abschirmzylinder. Die Kapazitäten C₁ und C₂ sind durch die geometrischen Formen und Abmessungen vorgegeben. Wenn die Tragkonstruktion der Zwischenpotentialabschirmung großvolumig ist, dann wird die Kapazität und das Gewicht ansteigen, so daß es notwendig ist, die mechanische Festigkeit zu erhöhen. Wenn jedoch eine Mehrzahl von Isolatorstäben umfangmäßig um den Zentralleiter verteilt ist, so beeinflussen diese Isolatorstäbe die durch die geometrische Abmessung vorgegebene elektrostatische Kapazität nicht. Darüber hinaus ist diese erfindungsgemäße Tragkonstruktion leicht und billig.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. GasgefülJte Durchführung, bestehend aus einem hohlen Isolierkörper als Außenhülle, einem zentraten Durchfühningsleiter, einem geerdeten Abschirmzylinder, der koaxial zum Durchführungsleiter innerhalb der Durchführung angeordnet ist, und aus einer an der Außenseite des Isolierkörpers befestigten, geerdeten Schutzarmatur, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des geerdeten Abschirmzylinders (21) durch einen Befestigungsring (22) mit auf einem konzentrischen Kreis um den Durchführungsleiter (11) angeordneten Isolator (31} verbunden ist, der mittels eines weiteren Befestigungsringes (26) am anderen, oberen Ende des Isolators (31) eine zylinderfösroige Zwhchenpotential-Abschirmung (25) tragt, die sich koaxial zwischen dem Durchführungsleiter (11) und dem geendeten Abschirmzylinder (21) diesen fiberläppend nach unten erstreckt

2. Gasgefülite Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator aus einzelnen Stabisolatoren (31) besteht, die sich parallel zum Durchführungsleiter (U) erstrecken.

3. Gasgefüllte Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabisolatoren (31) bezüglich der Vertikalen einen Anstellwinkel (B) aufweisen.

4. Gasgekühlte Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Zwischenpotential-Abschirmung (25) über Befestigungsringe (26, 33) und Stabisolatoren (32) eine weitere Zwischenpotential-Abschirmung (34) angeordnet ist, die sich koaxial zwischen dem Durchführungsleiter ({1) und der ersten Zwischenpotential-Abschirmung (25) diese überlappend nach unten erstreckt.