DE2843707A1

DE2843707A1 - Einrichtung zur einfuehrung elektrischer leiter von elektrotechnischen und energieanlagen durch eine schutzhuelle, die eine reine und eine verunreinigte zone voneinander trennt

Info

Publication number: DE2843707A1
Application number: DE19782843707
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Sergeevitsch Kostjukov
Original assignee: KOSTJUKOV
Current assignee: KOSTJUKOV
Priority date: 1978-01-16
Filing date: 1978-10-06
Publication date: 1979-08-09
Also published as: JPS5732567B2; DD140822A1; YU234578A; JPS5497799A; SE7810637L; IT1162002B; FR2414781A1; SE444621B; DE2843707C2; FR2414781B1; IT7841649A0; US4237336A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Elektrotechnik, im besonderen auf Einrichtungen zur Einführung elektrischer Leiter von elektrotechnischen und Energieanlagen durch eine Schutzhülle, die eine reine und eine verunreinigte Zone voneinander trennt.

Die vorliegende Erfindung kann zur Einführung elektrischer Leiter sowohl in große Innenräume, beispielsweise in die verunreinigte Zone der Schutzhülle eines beliebigen Reaktortyps in einem Atomkraftwerk, wie auch in kleineren begrenzten Innenräumen von Prüf-Klimakammern, Autoklaven und anderen elektrotechnischen Anlagen mit Schutzhüllen verwendet werden.

Am zweckmäßigsten kann die vorliegende Erfindung bei notwendiger gleichzeitiger Zuführung einer hohen Spannung

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und hoher Belastungsströme (in der Größenordnung von Tausenden Ampere) bei Elektroausrüstungen verwendet werden, die sich in der inneren verunreinigten Zone der Schutzhülle, beispielsweise eines Reaktors im Atomkraftwerk, befinden.

Nebst der Stromzuführung zu den Elektroausrüstungen, die sich in der inneren verunreinigten Zone der Schutzhülle befinden, muß gleichzeitig die Einführung elektrischer Leiter erfolgen und der Austritt des verunreinigten Mediums (Dampf-Gas-Gemisch, aggressive Dämpfe, Strahlung usw.) in die umgebende Atmosphäre blockiert, d.h. der biologische Schutz des Bedienungspersonals und der Umgebung gewährleistet werden.

Bei der Zuführung von hohen Belastungsströmen muß die Möglichkeit einer hohen Stromdurchlaßfähigkeit_:mit der erforderlichen ¥/iderstandsfähigkeit gegen längere Einwirkung erhöhter Temperaturen im Betriebszustand und kurzzeitige Einwirkung von höheren Temperaturen sowie mechanischen Beanspru·· chungen in Havariesituationen vereinigt sein*

Bekannt ist ein elektrischer Durchführungsisolator (siehe beispielsweise das BRD-Patent Nr. 1640495, Kl. 21C 10/05, 1968), der ein geschlossenes System in Gestalt eines Stahlrohres darstellt, das durch stirnseitig angebrachte Flansche abgedeckt und im Körper einer Schutzhülle angeordnet ist. Im Innern des Rohres sind in starr fixierter Lage stromführende Leiter untergebracht.

Die Leiteranordnung "gewährleistet nicht die notwendige

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.Arbeitszuverlässigkeit bei einer Strombelastung in der Größenordnung von einigen Hunderten Ampere und mehr, da sie die Möglichkeit einer Berührung bzw. genügenden Annäherung der Leiter mit sich daraus ergebender Lichtbogenentstehung und eventuellem Isolatordurchschlag nicht ausschließt, was durch bei Kurzschlußströmen entstehende elektrodynamische Kräfte ■bewirkt wird. Längere und kurzzeitige (bei Havarie) Einwirkung einer höheren !Temperatur bei fehlender Temperaturkompensationsmöglichkeit der Änderung linearer Maße elektrischer Leiter führt zum Undichtwerden des Isolators.

Bekannt ist ferner eine Einrichtung zur Einführung elektrischer Leiter von elektrotechnischen und Bnergieanlagen durch eine Schutzhülle» die eine reine und eine verunreinigte Zone voneinander trennt (siehe beispielsweise die US-PS Wr. 5801722, Kl. 174-IIR, 1972), die ein Metallgehäuse in Gestalt eines Rohres mit stirnseitig angebrachten Flanschen enthält, das im Körper der Schutzhülle befestigt ist, an der ein metallischer Schirm vorhanden ist, der an ihr auf der Seite der verunreinigten Zone befestigt ist. Das Metallgehäuse ist durch Schweißung mit dem metallischen Schirm der Schutzhülle verbunden. Im Innern des Metallgehäuses ist ein Durchgangsisolationsgrundelement mit zumindest einer in ihm hergestellten durchgehenden Öffnung untergebracht, durch welche ein elektrischer Leiter hindurchtritt, dessen Enden in reiner und in verunreinigter Zone liegen.Das Durchgangsisolationsgrundelement ist zusammengesetzt ausgeführt: der Teil, wo elek-

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trische Leiter aus ihm austreten, ist aus Epoxidharz, der übrige Teil aber aus Silikonelastomerem gefertigt. Elektrische Leiter gehen in das Durchgangsisolationsgrundelement .durch stirnseitig angebrachte Flansche in Gestalt eines Mehrleiterkabels hinein. Das Auseinandertrennen der Kabeladern und die starre Fixierung deren Lage erfolgen mit Hilfe eines monolithischen, der Zusammensetzung nach aber kombinierten Materials des Durchgangsisolationsgrundelementes.

Die starre Anordnung elektrischer Leiter im Durchgangsisolationsgrundelement,. gestattet es nicht, die Temperaturkompensation der Änderung linearer Maße bei Zuführung von starken Strömen (Kurzschluß) und Ansteigen der Betriebstemperatur zu gewährleisten, was zur Einbuße der mechanischen Festigkeit dieser Konstruktion führt.

In der bekannten Einrichtung wird die Dichtigkeit im mittleren Teil des Durchgangsisolationsgrundelementes erreicht, wo die Kabeladern auseinandergetrennt sind, aber am Ein- und Austritt elektrischer Leiter ist die Einrichtung nicht luftdicht genug.

Die Ausführung des Durchgangsisolationsgrundelementes aus mehreren Komponenten, nämlich aus mehreren polymeren Stoffen, verringert gleichfalls die Arbeitezuverlässigkeit der Einrichtung unter extremen Bedingungen und verkürzt die gesamte Lebensdauer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Einführung elektrischer Leiter von elektro-

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technischen und Energieanlagen durch eine Schutzhülle, die eine reine und eine verunreinigte Zone voneinander trennt, zu schaffen, in der dank geänderter Ausführung des Abdichtungssystems der Einrichtung, der Konstruktion des elektrisehen Leiters und der Befestigungsweise desselben eine zuverlässige. Arbeit der Einrichtlang erreicht wird.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Einrichtung zur Einführung elektrischer Leiter von elektrotechnischen und Energieanlagen durch eine Schutzhülle, die eine reine und eine verunreinigte Zone voneinander trennt, die ein im Körper der Schutzhülle, die einen metallischen Schirm besitzt, der an ihr auf der¹ Seite der verunreinigten Zone angebracht ist, befestigtes hohles Metallgehäuse in Gestalt eines Hohres mit stirnseitig angeordneten Flanschen enthält, in dem ein JDurchgangsisolationsgrundelement mit zumindest einer in ihm hergestellten durchgehenden Öffnung untergebracht ist, dessen Enden in reiner und in verunreinigter Zone liegen, erfindungsgemäß an jedem Ende des elektrischen Leiters zusätzliche Durchgangsisolationselemente angebracht sind, an denen eine abdichtende Armatur befestigt ist, die die zusätzlichen Durchgangsisolationselemente mit den stirnseitigen Flanschen und den Enden des elektrischen Leiters verbindet, wobei der elektrische Leiter mindestens einen Abschnitt in Gestalt eines Stabes auf der Seite der verunreinigten Zone und einen fcemperaturkompensierenden mehradrxgen Abschnitt besitzt, der mit dem Stab elektrisch verbunden ist·

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Zweckmäßigerweise "besitzt der temperaturkompensierende mehradrige Abschnitt wellenförmige Gestalt.

Vorzugsweise wird der temperaturkompensierende mehradrige Abschnitt in Gestalt eines Satzes von gewellten Metallplatten ausgeführt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gewährleistet eine zuverlässige Arbeit von elektrotechnischen und Energieanlagen bei vorgegebenen Parametern (Strombelastung, Temperatur u.a.) in normalem und Havariebetrieb während der erforderlichen Zeitperiode unter Bedingungen gefahrloser Arbeit des Bedienungspersonals und ausreichenden Schutzes der Umgebung.

Außerdem gestattet die Konstruktion der Einrichtung, im Notfall deren Demontage vorzunehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt einer Einrichtung zur Einführung elektrischer Leiter von elektrotechnischen und Energieanlagen durch eine Schutzhülle, die eine reine und eine verunreinigte Zone voneinander trennt,

Fig. 2 den Längsschnitt eines elektrischen Leiters innerhalb eines Durchgangsisolationsgrundelementes, bei dem der temperaturkomensierende mehradrige Abschnitt wellenförmit ausgestellt ist und

Fig. 3 dasselbe, der temperaturkompensierende mehradrige Abschnitt ist aber in Gestalt eines Satzes von gewellten

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Metallplatten ausgeführt. . ·

Im nachstehenden soll ein spezieller ffall der Verwendung der Einrichtung zur Einführung eines elektrischen Leiters durch die Schutzhülle eines Kernreaktors betrachtet werden·

Die Einrichtung umfaßt ein im Körper der Schutzhülle 1 (Pig. 1) mit einem an ihr auf der Seite der verunreinigten Zone festgemachten metallischen Schirm 2 befestigtes hohles Metallgehäuse 3 3-n- Gestalt eines ßohres mit stirnseitig angebrachten Flanschen 4. Am Metallgehäuse 3 ist ein zusätzlicher Flansch 5 vorgesehen, der im Körper der Schutzhülle 1 befestigt ist* Zur Verminderung der Erwärmung kann das Metallgehäuse 3 eine Naht aus nichtmagnetischem Material (Aluminium, Kupfer oder Legierungen auf deren Grundlage über seine gesamte Länge aufweisen bzw. ganz aus nichtmagnetischem Material gefertigt sein· Die Schutzhülle 1 ist aus Stahlbeton hergestellt, sie kann auch_f wenn keine so strengen Anforderungen hinsichtlich der Bedingungen bei einem Havariezustand gestellt werden, aus Beton gefertigt sein. Im Metallgehäuse 3 ist ein Durchgangsisolationsgrundelement 6 untergebracht. Das Isolationselement 6 ist aus anorganischem Material, beispielsweise Porzellan oder ionerdekeramik, angefertigt, das hohe Temperaturen (bis 100O⁰O) zu ertragen imstande ist und erhöhtes Aufnahmevermögen durch induzierte Strahlung besitzt. Im Isolationselement 6 ist mindestens eine durchgehende öffnung 7 vor-

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gesehen, Im vorliegenden Fall sind vier öffnungen 7 ausgeführt, die am fixierenden Kreis symmetrisch verteilt liegen. Durch die durchgehenden Öffnungen 7 sind elektrische Leiter 8 hindurchgeführt. Die Enden eines jeden elektrischen Leiters 8 befinden sich in reiner und verunreinigter Zone. Das Ende des elektrischen Leiters 8 ist mindestens auf der Seite der verunreinigten Zone als voller Metallstab 9 ausgeführt. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der elektrische Leiter 8 sowohl auf der Seite der verunreinigten, wie auch auf der Seite der reinen Zone als voller Metallstab 9 ausgestaltet. Mit den Metallstäben 9 sind mittels Hülsen 10 temperaturkompensierende mehradrige Abschnitte 11 des elektrischen Leiters 8 elektrisch verbunden· Eine Haube 12 der abdichtenden Armatur verbindet den elektrischen Leiter 8 mit zusätzlichen Durchgangsisolationselementea 13, die aus anorganischem Material, beispielsweise aus Porzellan oder Tonerdekeramik, ausgeführt sind. Die Isolationselemente 13 besitzen einen Außenbelag .aus Glasur und sind, genauso wie das Durchgangsisolationsgrundelement 6, imstande, eine hohe Temperatur zu ertragen und gegen Strahlung besonders resistent zu sein. Fassungen 14 der hermetisierenden Armatur verbinden die zusätzlichen Durchgangsisolationselemente 13 mit den stirnseitigen Flanschen 4. Am stirnseitigen Flansch 4 ist auf der Seite der reinen Zone ein Stutzen 15 angeordnet, der zur Kontrolle der Dichtigkeit der Einrichtung bestimmt ist.

Zur Erreichung der günstigsten Bedingungen der Tempera-

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turkompensation unter Verhältnissen extremaler Betriebs zustände hat der temjäeraturkompensierende mehradrige Abschnitt 11 (Hg, 2) eine wellenförmige Gestalt.

Zur Abschwächung elektrodynamischer Belastungen bei der Anwendung der Einrichtung zur Zuführung von hohen Strömen (Größenordnung von Dutzenden Tausenden Ampere) ist der temperaturkompensierende Abschnitt 11 (Fig. 3) als Satz von gewellten Metallplatten ausgeführt.

Die Montage der Einrichtung zur Einführung elektrischer Leiter von elektrotechnischen und Energieanlagen durch eine Schutzhülle 1 (Fig. 1) geschieht in folgender Weise, Zuerst wird durch Schweißung das hohle Metallgehäuse 3 mit dem metallischen Schirm 2, der sich auf der Seite der verunreinigten Zone befindet, und mit der Oberfläche der Schutzhülle 1 auf der Seite der reinen Zone verbunden. Bei der Befestigung des hohlen Metallgehäuses 3 im Körper der Schutzhülle 1 eines Kernreaktors wird eine zusätzliche mechanische Festigkeit der Einrichtung durch eine Sehweißverbindung des Metallgehäuses mit dem Bewehrungsnetz der Stahlbetonhülle 1 und dem zusätzlichen Flansch 5 auf der Seite der reinen Zone verliehen. Danach wird in das hohle Metallgehäuse 3 das Durchgangsisolationsgrundelement 6 eingesetzt. Es wird durch Spreizen (nicht gezeigt) im Innern des Metallgehäuses 3 gleichmäßig zentriert, in den bestehenden Spalt wird dann Zement eingespritzt.

Im weiteren erfolgt der getrennte Zusammenbau des auf der Seite der verunreinigten Zone befestigten stirnseitigen Flan-

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sches 4, der zusätzlichen Isolationselemente 15 und des elektrischen Leiters 8 in nachstehend angegebener Reihenfolge· Zunächst verbinden die Passungen 14· mittels Hochtemperaturschweißung die Durchgangsisolationselemente 15 mit den stirnseitigen Planschen 4· Danach v/erden an den Isolationselementen 15 gleichfalls durch Hochtemperaturschweißen der Hauben 12 die durch diese hindurchtretenden elektrischen Leiter 8 befestigt«

An der Stelle der Verbindung mit den zusätzlichen Isola— tionselementen 15» die sich auf der Seite der verunreinigten Zone befinden, hat der elektrische Leiter 8 die Gestalt eines Stabes 9, und weiterhin ist der elektrische Leiter 8 durch die Hülse 10 mit dem temperaturkompensierenden Abschnitt 11 elektrisch verbunden.

Danach werden die im Flansch 4 befestigten elektrischen Leiter 8 durch die durchgehenden öffnungen 7 des Durchgangsisolationsgrundelementes 6 hindurchgeführt, und der stirn- · seitige Plansch 4 wird auf der Seite der verunreinigten Zone mittels Schweißung mit dem metallischen Schirm 2 verbunden» Darauf wiederholt sich in derselben Reihenfolge die Operation des Verbindene der zusätzlichen Durchgangsisolationselemente 15 mit dem stirnseitigen Flansch 4, der sich auf der Seite der reinen Zone befindet, und der elektrischen Leiter 8 mit den Isolationselementen 15· Hierbei kann an der Verbindungsstelle des Isolationselementes 15 der elektrische Leiter 8 sowohl als Stab 9, wie auch als mehradriger

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Draht ausgeführt sein. Der stirnseitige Flansch 4 wird auf der Seite der reinen Zone mit der Schutzhülle 1 entweder mittels Schweijßung» oder aber mechanisch verbunden.

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Claims

2643707 SCHIFF ν. FÜNER STRtLHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95 KARL LUDWIG SCHIFF DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER ,,_.... . rt · J_ ITr J-T DIPL. INO. PETER STREHL Nikolao Sergeevitsch Kostjukov d,pl.OheM. dr. ursula DIPL. ING. DIETER EBBINGHAUS DIPL. ING. DIETE Nikolaj Vasilevxtsch Minakov DR. ins. d.eter Vladimir Alexandrovitsch Knjazev TELEFON (O89) 4BSOB4 TELEX 5-23 565 AURO D TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN DEA-18815 6. Oktober 1978 EINRICHTUNG ZUR EINFÜHRUNG ELEKTRISCHER LEITER VON ELEK-TROTECHNISCHEN UND ENERGIEANLAGEN DURCH EINE SCHUTZHÜLLE, DIE EINE REINE UND EIxNE VERUNREINIGTE ZONE VONEINANDER TRBOTT Patentansprüche

1.,< Einrichtung zur Einführung elektrischer Leiter von elektrotechnischen und Energieanlagen durch eine Schutzhülle, die eine reine und eine verunreinigte Zone voneinander trennt, die ein im Körper der Schutzhülle mit einem an ihr auf der Seite der verunreinigten Zone festgemachten metallischen Schirm, befestigtes hohles Metallgehäuse in Gestalt eines Rohres mit stirnseitigen Flanschen enthält, in dem ein Durchgangsisolationsgrundelement mit zumindest einer in ihm hergestellten durchgehenden Öffnung untergebracht ist, durch v;elche ein elektrischer Leiter hindurchtritt, dessen Enden in reiner und verunreinigter Zone liegen, d a -

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durch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des elektrischen Leiters (8) zusätzliche Durchgangsisolations elemente (13) vorgesehen sind, an denen eine abdichtende Armatur befestigt ist, welche die zusätzlichen Durchgangsisolationselemente (13) mit den stirnseitigen Flanschen (4) und den Enden des elektrischen Leiters (8) starr verbindet, wobei der elektrische Leiter (8) mindestens einen Abschnitt in Gestalt eines Stabes (9) auf der Seite der verunreinigten Zone und einen temperaturkompensierenden mehradrigen Abschnitt (11) besitzt, der mit dem Stab elektrisch verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der temperaturkompensierende mehradrige Abschnitt (11) eine wellenförmige Gestalt hat.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der temperatürkompensierende mehradrige Abschnitt (11) als Satz von gewellten, Metallplatten ausgeführt ist.

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