DE3040350C2

DE3040350C2 - Encapsulation elements for system parts of an electrical medium-voltage switchgear and distribution system

Info

Publication number: DE3040350C2
Application number: DE3040350A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. 6905 Schriesheim Hoyer; Jürgen Dr.-Ing. 6940 Weinheim Schirr
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1980-10-25
Filing date: 1980-10-25
Publication date: 1985-06-05
Also published as: DE3040350A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf an der äußeren Oberfläche metallisierte Kapselungselemente aus Kunststoff für gasisolierte, spannungsführende Anlagenteile einer elektrischen Mittelspannungsschalt- und -verteileranla-The invention relates to encapsulation elements made of plastic that are metallized on the outer surface for gas-insulated, live system parts of an electrical medium-voltage switching and distribution system

Außer gekapselten ölgefüllten Funktionselementen für Hoch- oder Mittelspannungsanlagen, insbesondere sogenannten ölarmen Schaltern, sind auch gekapselte und mit Isoliergasen (wozu u. a. auch atmosphärische Luft zählt) umgebene Schalter und sonstige Funktionselemente in mannigfacher Bauweise bekanntgeworden. Die Kapselung von Anlagenteilen, wozu außer Schaltern auch Stromschienen, Kabelanschlüsse, Meßwandler und weitere Funktionselemente gehören, hat gegenüber nichtgekapselten Anlagen bzw. Anlagenteilen den Vorteil des wesentlich geringeren Raumbedarfes und zugleich auch den Vorteil einer weitaus größeren Sicherheit gegen Berührung oder anderen Gefanren, denen nichtgekapselte stromführende Teile und Funktionseleminte ausgesetzt sind, wozu nicht zuletzt auch eine Verschmutzung zu zählen ist. Bewährt insbesondere in der Hochspannungstechnik mit Spannungen über 72,5 kV baben sich hierbei Metallkapselungen mit dem Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF₆). Dieses SF₆-GaS ist unbrennbar, ungiftig und weist auch gute Löscheigenschäften auf beim Auftreten eines Schaltlichtbogens.In addition to encapsulated oil-filled functional elements for high or medium voltage systems, in particular so-called low-oil switches, encapsulated switches and other functional elements in a variety of designs are also known, surrounded by insulating gases (including atmospheric air). The encapsulation of system parts, which in addition to switches also includes busbars, cable connections, transducers and other functional elements, has the advantage over non-encapsulated systems or system parts that it takes up much less space and at the same time has the advantage of being much more secure against contact or other prisoners that are exposed to non-encapsulated current-carrying Parts and functional elements are exposed, which not least includes contamination. _{Metal encapsulations with the insulating gas sulfur hexafluoride (SF 6} ) have proven themselves particularly in high-voltage technology with voltages above 72.5 kV. This SF ₆ -GaS is incombustible, non-toxic and also has good extinguishing properties if a switching arc occurs.

Aus Sicherheitsgründen, vor allem aber auch aus Gründen der Einsparung von Aufstellungsräumlichkeiten ist man nun auch bei Mittelspannungsanlagen dazu übergegangen, mindestens Teile dieser Anlagen zu kapsein und als Isolationsmedium isolierende Gase vorzusehen, also beispielsweise Stickstoff oder das genannte Schwefelhexafluorid. Auch für die Kapselung von Mittelspannungsanlagen bzw. Anlagenteilen kommt eine Metallkapselung in Frage die allerdings teuer ist und darüber hinaus auch einige andere Nachteile mit sich bringt. Zu nennen ist außer den hohen Herstellungskosten auch noch das hohe Gewicht der Kapselung, ferner die Tatsache, daß eine derartige Kapselung nicht lichtbogenfußpunktfrei ist, d. h. metallische Teile der Kapselung, die direkt oder indirekt geerdet sind, einerseits und stromführende Teile andererseits liegen sich ohne Abdeckung, nur durch Isoliergas voneinander getrennt, gegenüber.
Als nachteilig sind aber auch einige technische Probleme zu nennen, die beispielsweise beim Messen elektrischer Ströme an einpolig metallgekapselten Anlagen auftreten.For safety reasons, but above all to save installation space, medium-voltage systems have now switched to encapsulating at least parts of these systems and providing insulating gases as the insulating medium, e.g. nitrogen or the aforementioned sulfur hexafluoride. Metal encapsulation can also be used for the encapsulation of medium-voltage systems or system parts, but this is expensive and also has some other disadvantages. In addition to the high production costs, the high weight of the encapsulation should also be mentioned, as well as the fact that such an encapsulation is not free of arc roots, i.e. metallic parts of the encapsulation that are directly or indirectly earthed, on the one hand, and current-carrying parts, on the other hand, are without a cover, only separated from each other by insulating gas, opposite.
However, some technical problems that occur, for example, when measuring electrical currents in single-pole metal-encapsulated systems are also disadvantageous.

Schließlich erfordert eine druckdichte Kapselung auch druckbegrenzende Elemente, um im Falle des Auftretens eines Störlichtbogens keine unkontrollierte Explosion heraufzubeschwören, das bedeutet also beispielsweise die Anbringung von Sollbruchstellen, insbesondere in Form von Berstscheiben, deren Zusammenfügen mit der Metallkapselung mit nicht unerheblichem Aufwand verbunden ist.Finally, a pressure-tight encapsulation also requires pressure-limiting elements in order to prevent it from occurring not causing an uncontrolled explosion of an arc fault, so that means, for example the attachment of predetermined breaking points, in particular in the form of bursting discs, their joining together is associated with the metal encapsulation with not inconsiderable effort.

Zur Senkung der Kosten für eine Kapselung und zugleich zur Vermeidung einiger Nachteile der Metallkapselung haben auf dem Gebiet der Mittelspannungstech-To reduce the cost of encapsulation and at the same time to avoid some of the disadvantages of metal encapsulation have in the field of medium-voltage

nik neben Metallkapselungen nun auch Isolierstoffkapselungen Anwendung gefunden, und zwar aus gieß- bzw. spritzfähigen Isolierstoffen, insbesondere auf Harzbasis. Aus der DE-OS 28 24 623 beispielsweise ist eine solche Schaltanlage im Prinzip bekannt, und zwar besteht hier die Kapselung durchweg aus leitfähigem Kunststoff, & h. in erster Linie aus einem entsprechend aufgearbeiteten (Ruß- oder Graphitzusätze und dergleichen) Duro- oder Thermoplast Eine solche Kapselung ist allerdings nicht lichtbogenfußpunktfrei. Abgesenen hiervon, bringt die Verwendung von derartigen Isolierstoffteilen für die Kapselung neben anderen Vorzügen beispielsweise auch denjenigen Vorteil mit sich, daß selbst komplizierte Ausformungen von beispielsweise Dichtflächen bzw. Flanschen-Durchführungen, Stütznocken und dergleichen gleich mit an die einzelnen Teile angeformt werden können und auch in einer hinreichenden Maßhaltigkeit anfallen. Da es sich jedoch vorwiegend um großvolumige und auch großflächige Teile handelt, tritt aber auch ein Nachteil auf, nämlich der, daß diese Teile im Herstellungswerkzeug eine lange Aufenthalts- und Abkühlzeit benötigen, so daß die Taktzeit d. h. also die Zeitspanne vom Beginn des Spritzvorganges bis zum Herausnehmen des fertigen Werkstückes, ungewöhnlich groß und somit eine unbefriedigende Ausnutzung des Werkzeuges und der Spritzmaschine festzustellen ist Die genannten großen Taktabstände für die Herstellung der einzelnen Isolierstoffteile rühren nicht zuletzt daher, daß für die großflächigen Teile auch entsprechende Wandstärken vorgesehen werden müssen. In addition to metal encapsulation, insulating material encapsulation has now also been used, namely made of cast or sprayable insulating materials, especially resin-based. From DE-OS 28 24 623 for example such a switchgear known in principle, namely here the encapsulation consists entirely of conductive plastic, & h. primarily from a corresponding Reconditioned (carbon black or graphite additives and the like) thermoset or thermoplastic Such an encapsulation however, it is not free of arc roots. Abandoned of this, the use of such insulating material for the encapsulation brings among other advantages for example, that also has the advantage that even complicated shapes of, for example Sealing surfaces or flange bushings, support cams and the like on the individual parts can be formed and also occur with sufficient dimensional accuracy. However, since it is predominantly is large-volume and large-area parts, but there is also a disadvantage, namely that these parts in the production tool require a long residence and cooling time, so that the cycle time d. H. So the time span from the beginning of the injection process to the removal of the finished workpiece, unusually large and thus an unsatisfactory utilization of the tool and the injection molding machine It is to be noted that the mentioned large cycle intervals for the production of the individual insulating material parts stir not least because of the fact that appropriate wall thicknesses must be provided for the large-area parts.

Bekannt aus der CH-PS 4 27 959 ist weiterhin eine blechgekapselte Hochspannungsschaltanlage, deren Geräte ganz oder teilweise mit einer geerdeten, metallischen Umhüllung in einem Abstand von den spannungführenden Teilen der Geräte umgeben sind, wobei nun zusätzlich zwischen der metallischen Umhüllung und den spannungführenden Teilen eine zweite Umhüllung aus thermoplastischem Kunststoff vorgesehen wird. Bei diesen Umhüllungen handelt es sich allerdings nicht um gasdichte Kapselungen, sondern vielmehr um Umhüllungen, die offen sind. Im übrigen wird auch für diese Umhüllungen in erster Linie ein thermoplastischer Kunststoff empfohlen, dessen Herstellungsnachteile bereits angedeutet worden sind.Known from CH-PS 4 27 959 is still a sheet-metal-encapsulated high-voltage switchgear whose Devices completely or partially with an earthed, metallic casing at a distance from the live ones Parts of the devices are surrounded, now additionally between the metallic casing and a second envelope made of thermoplastic material is provided for the live parts. at However, these enclosures are not gas-tight enclosures, but rather enclosures, that are open. In addition, a thermoplastic is primarily used for these envelopes Plastic recommended, the manufacturing disadvantages of which have already been indicated.

Eine der letztgenannten Anlage vergleichbare metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage ist der CH-PS 5 37 110 zu entnehmen. Hierin wird vorgeschlagen, mindestens den die Sammelschienen aufnehmenden Kapselungsraum mit Kunststoffschaum aufzufüllen, wobei dessen Poren geschlossen und mit elektronegativem Gas gefüllt sein können. Abgesehen von dem Aufwand für die Metallkapselung ist hier allerdings auch noch mit thermischen Problemen zu rechnen, da die Wärmeabfuhr durch den großvolumigen Anteil des Kunststoff-Schaumes schwierig ist. Es kann also zu unerwünschten oder sogar gefährlichen Überhitzungen im Inneren der Metallkapselung kommen.A metal-enclosed high-voltage switchgear that is comparable to the latter is the CH-PS 5 37 110. It is proposed here that at least the encapsulation space accommodating the busbars to be filled with plastic foam, with its pores closed and with electronegative Gas can be filled. Apart from the effort for the metal encapsulation, this is also included Thermal problems are to be expected, since the heat dissipation through the large volume of the plastic foam is difficult. So it can lead to undesirable or even dangerous overheating inside the Metal encapsulation.

Aus der DE-AS 12 31 781 ist eine gekapselte Mittelspannungs-Schaltanlage bekanntgeworden, bei welcher sich die Sammelschienen aus teilisolierten Abschnitten zusammensetzen. Innerhalb dieser Abschnitte sind die rohrförmigen Sammelschienen von einem Isolierrohr umgeben, welches einen nur wenig größeren Innendurchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Sammelschienenrohres beträgt. Es verbleibt also — jedenfalls theoretisch — ringsum sin Luftspalt von einem oder höchstens wenigen Millimetern Spaltbreite. Diese hier vorgeschlagenen Maßnahmen sind mit den Kapselungselementen des Erfindungsgegenstandes nicht vergleichbar, da es sich bei der bekannten Anordnung nicht um eine in sich geschlossene druckdichte Kapselung handelt sondern vielmehr um Isolationene für blanke Leiteneile.DE-AS 12 31 781 discloses an encapsulated medium-voltage switchgear became known, in which the busbars consist of partially insulated sections put together. Within these sections, the tubular busbars are made of an insulating tube surrounded, which has an only slightly larger inner diameter than the outer diameter of the Busbar tube is. So it remains - at least theoretically - all around there is an air gap of one or at most a few millimeters gap width. These The measures proposed here are not comparable with the encapsulation elements of the subject matter of the invention, since the known arrangement is not a self-contained, pressure-tight encapsulation rather, it is about isolations for bare conductor parts.

Vollisolierte Sammelschienenzüge und Ableitungen sind aus der DE-AS 12 30 115 zu entnehmen, wobei als isolierstoff insbesondere Gießhai-ze empfohlen werden. Diese Isolationsmassen sind metallummantelt Nachteile dieser eingebetteten Sammelschienen sind bereits im Zusammenhang mit von Kunststoffschaum umgebenen Schienen genannt worden und diese Nachteile treten bei gießharzumgebenen Schienen noch verstärkt auf.Fully insulated busbar trains and down conductors can be found in DE-AS 12 30 115, where as insulating material, especially casting sharks, are recommended. These insulation masses are metal-sheathed. Disadvantages of these embedded busbars are already in Connection with rails surrounded by plastic foam has been mentioned and these disadvantages occur in the case of rails surrounded by cast resin.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik stellt sich die Erfindung zur Aufgabe, eine gas- und druckdichte Kapselung für Mittelspannungsschalt- und -verteileranlagen zu schaffen, welche gewichtsmäßig leicht und dennoch hinreichend stabil ist, darüber hinaus diffusionsdicht ist und zugleich lichtbogenfußpunktfrei ausgebildet werden kann und schließlich auch noch kostengünstig herstellbar istBased on this known state of the art, the object of the invention is to provide a gas and to create pressure-tight encapsulation for medium-voltage switching and distribution systems, which in terms of weight is light and yet sufficiently stable, is also diffusion-tight and at the same time free of arc roots can be formed and finally can also be produced inexpensively

Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß dadurch erzielbar, daß die Kapselungselemente aus einem schäumbaren Isolierstoff geeigneter Festigkeit bestehen, daß die Berührungsflächen der Kapselungselemente als Dichtflächen (27) zur Aufnahme einer Dichtung ausgebildet sind, daß zur Erhöhung der Druckfestigkeit an den Kapselungselementen versteifende Anformungen angeordnet sind und daß die Metallisierung der Kapselungselemente als diffusionsdichte, nicht selbsttragende Umhüllung ausgebildet ist.The solution to this problem can be achieved according to the invention in that the encapsulation elements a foamable insulating material of suitable strength exist that the contact surfaces of the encapsulation elements as sealing surfaces (27) for receiving a Seal are designed that stiffening to increase the compressive strength of the encapsulation elements Formations are arranged and that the metallization of the encapsulation elements as diffusion-tight, not self-supporting envelope is formed.

Formteile auch großflächiger Ausladung aus schäumbaren Isolierstoffen, insbesondere aus hartem Strukturschaumstoff, wie beispielsweise dem vorgeschlagenen Polyurethan-Hartintegralschaum sind einfach und vor allem preiswert in der Herstellung, und zwar nicht zuletzt deshalb, weil das Material — aufgrund der Zusammenführung zweier oder mehrerer Materialkomponenten welche eine schnelle chemische Reaktion aufweisen — im Vergleich zu entsprechenden Harzmassen sehr schnell aushärten und somit den Vorteil kurzer Taktzeiten bei der Herstellung bieten. Außerdem haben die Teile ein vergleichsweise geringes Gewicht, auch dann noch, wenn die Wandstärken aus Festigkeitsgründen stellenweise deutlich größer gewählt werden als bei vergleichbaren Teilen aus Gießharzen oder gar aus Metall. Die zusätzliche Ausstattung mit einer diffusionsdichten, jedoch nicht selbsttragenden Umhüllung beeinträchtigt das Gewicht der Kapselungselemente nur unwesentlich, vermag aber den Herstellungsvorgang teilweise zu erleichtern und die Stabilität der einzelnen Kapselungselemente durchaus zu verbessern. Molded parts with a large overhang made of foamable insulating materials, in particular made of hard structural foam, such as the proposed rigid integral polyurethane foam are simple and above all inexpensive to manufacture, not least because the material - due to the merging two or more material components which have a rapid chemical reaction - Cure very quickly compared to corresponding resin compounds and thus the advantage of short cycle times offer in the manufacture. In addition, the parts have a comparatively low weight, even then even if the wall thicknesses are selected to be significantly larger in places than comparable ones for reasons of strength Parts made from casting resins or even from metal. The additional equipment with a diffusion-proof, but not self-supporting envelope affects the weight of the encapsulation elements only insignificantly, but can partially facilitate the manufacturing process and improve the stability of the individual encapsulation elements.

Bereits gesagt wurde, daß zur Erhöhung der Druckfestigkeit an den Kapselungselementen versteifende Anformungen anzuordnen sind. Diese können, um es nicht unerwähnt zu lassen, außer der Erhöhung der Steifigkeit und der Druckfestigkeit der Kapselungselernente auch gleichzeitig als Tragelemente isolierende Stützer, Durchführungen, Dehnungsführungen oder dergleichen dienen. Bei zweckmäßiger Anordnung derartiger Anformungen ist es deshalb möglich, benachbarte Wandungsteile mit einer dünneren Wandstärke auszubilden. Die genannten Dehnungsführungen, aber auch isolierende Stützer können dazu dienen, bestimmte Anlagenteile, beispielsweise Stromschienen, in ihrer Lage zu fixieren und abzustützen, ohne eine feste Verbindung zwischen der als Beispiel genannten Stromschiene oderIt has already been said that to increase the compressive strength on the encapsulation elements stiffening formations are to be arranged. These can, in order not to go unmentioned, except to increase the rigidity and the compressive strength of the encapsulation elements also act as support elements that isolate them, Feedthroughs, expansion guides or the like are used. With an appropriate arrangement of such projections it is therefore possible to design adjacent wall parts with a thinner wall thickness. The expansion guides mentioned, but also insulating supports, can serve to support certain system parts, for example busbars, to be fixed and supported in their position without a fixed connection between the busbar mentioned as an example or

einem anderen Teil und den genannten Anformungen an den Kapselungselementen vorzunehmen. Bei einer Erwärmung solcher Anlagenteile z. B. infolge eines hohen Stromflusses und damit einhergehenden untertg§ schiedlichen Ausdehnungen metallischer Anlagenteile und der Kapselungselemente bleibt die Führungs- bzw. Stützfunktion erhalten, ohne daß die einzelnen Kapselungselemente mechanisch nennenswert belastet werden. to make another part and the mentioned formations on the encapsulation elements. At a Heating of such system parts z. B. as a result of a high current flow and the associated undergrowth different expansions of metallic system parts and the encapsulation elements, the guide or Maintain support function without the individual encapsulation elements are mechanically significant.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß die Verwendung von hartem Schaumstoff bei Hochspannungsschaltanlagen bereits Eingang gefunden hat, und zwar für die Erstellung eines Schaltblockgerüstes zur Aufnahme von axial verschieblichen Steckbausteinen (DE-OS 23 44 982). Bei diesem Gerüst handelt es sich um ein Teil mit einer Schaiterfunktion, nicht hingegen um ein solches mit einer Kapselungsfunktion im Sinne des Erfindungsgegenstandes. At this point it should be noted that the use of hard foam in high-voltage switchgear has already found entry, specifically for the creation of a circuit block structure to accommodate axially movable plug-in modules (DE-OS 23 44 982). This framework is a part with a switch function, but not one with an encapsulation function within the meaning of the subject matter of the invention.

Einer Ausgestaltung zufolge wird vorgeschlagen, an wenigstens einer der in montierter Lage aneinanderstoßenden Berührungsflächen der einzelnen Kapselungselemente Ausformungen zur Aufnahme einer flüssigen oder pastösen Dichtungsmasse anzuordnen. Hierdurch ist nicht nur eine bessere Abdichtung, sondern darüber hinaus auch eine dil'fusionssicherere Abdichtung des zu kapselnden Raumes möglich.According to one embodiment, it is proposed that at least one of the abutting one another in the assembled position Contact surfaces of the individual encapsulation elements Formations for receiving a liquid or pasty sealant to be arranged. This not only provides a better seal, but above it In addition, a more dilfusion-proof sealing of the space to be encapsulated is also possible.

Zum wenigstens angenähert gasdichten Verschließen des von den einzelnen Kapselungselementen zu umschließenden Raumes wird zufolge einer anderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, an den in montierter Lage aneinanderstoßenden Berührungsflächen der Kapselungselemente Ausformungen vorzusehen, welche in zusammengefügter Lage dieser Kapselungselemente eine entlang deren Berührungsflächen verlaufende labyrinthartige Dichtfläche bilden. Eine derartige Abdichtung des zu kapselnden Raumes kann durchaus hinreichend sein für gekapselte Anlagenteile, welche lediglich atmosphärische Luft enthalten. Erwähnt sei, daß labyrinthartige Dichtflächen an sich bekannt sind.For at least approximately gas-tight closure of the area to be enclosed by the individual encapsulation elements Space is proposed according to another embodiment of the inventive concept the contact surfaces of the encapsulation elements abutting in the assembled position to provide which in the assembled position of these encapsulation elements one along their contact surfaces Form running labyrinth-like sealing surface. Such a seal of the space to be encapsulated can be sufficient for encapsulated system parts that only contain atmospheric air. It should be mentioned that labyrinth-like sealing surfaces are known per se.

Gemäß einem Gestaltungsvorschlag für den Erfindungsgedanken können für jede Phase der zu kapselnden Funktionselemente gesonderte Kapselungselemente vorgesehen werden. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß die einzelnen Kapselungselemente in ihren Ausmaßen und somit auch in ihren Wandstärken vergleichsweise klein gehalten werden können, wobei auch noch zusätzliche Luftstreckenisolationen zwischen den einzelnen Phasenelementen geboten werden. Allerdings müssen die einzelnen Kapselungselemente auch jeweils eine Halterung bzw. Befestigung aufweisen, falls sie nicht von den zu kapselnden Funktionselementen unmittelbar getragen werden können. Stattdessen kann es aber auch vorteilhaft sein, Kapselungselemente zu schaffen, welche wenigstens zwei Phasen der zu kapselnden Funktionselemente in sich aufnehmen, wobei allerdings für jede Phase ein gesonderter, von der Kapselung umschlossener Raum gebildet ist Diese einzelnen umschlossenen Räume innerhalb eines Kapselungselementes können hierbei auch gegeneinander druckfest abgedichtet sein.According to a design proposal for the inventive concept, the to be encapsulated can be used for each phase Functional elements separate encapsulation elements are provided. This has the advantage of that the individual encapsulation elements are comparatively large in terms of their dimensions and therefore also in terms of their wall thicknesses can be kept small, with additional air gap insulation between the individual phase elements are offered. However, the individual encapsulation elements must also each have a holder or fastening, if they are not directly connected to the functional elements to be encapsulated can be worn. Instead, however, it can also be advantageous to use encapsulating elements create which accommodate at least two phases of the functional elements to be encapsulated, wherein however, a separate space enclosed by the encapsulation is formed for each phase Enclosed spaces within an encapsulation element can also be pressure-resistant against one another be sealed.

Ein in anderer Richtung zielender Weiterbildungsvorschlag des Erfindungsgedankens sieht vor, daß dem Ausgangsmaterial Zusätze beigefügt werden, welche die Entflammbarkeit der Kapselungselemente gegenüber dem reinen Ausgangsmaterial herabsetzen. Auch hierdurch ist eine Erhöhung der Anlagensicherheit zu erreichen.A further development proposal aimed in a different direction of the inventive concept provides that the Starting material additives are added, which oppose the flammability of the encapsulation elements the pure starting material. This also increases the safety of the system reach.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in dem Vorschlag zu sehen, die Kapselungselemente mit metallischen FolienÄU umhüllen. Derartige Umhüllungen vermögen die Dichtigkeit der einzelnen Kapselungen zu erhöhen und zugleich als Erdungsmöglichkeit zu dienen.Another advantageous embodiment is to be seen in the proposal, the encapsulation elements with metallic Wrap foilÄU. Such enclosures are able to ensure the tightness of the individual encapsulations increase and at the same time serve as a grounding option.

Eine alternative Ausgestaltungsmöglichkeit des Erfindungsgedankens ist darin zu sehen, die aus schäumbarem Isolierstoff bestehenden Kapselungselemente mit dünnwandigen Blechen wenigstens teilweise zu umhüllen oder zu verkleiden. Auch derartige Maßnahmen können der Erdung der Kapselungen dienen, zusätzlich aber auch dazu, die Dichtigkeit und vor allen Dingen die Druckfestigkeit der einzelnen Kapselungselemente zu erhöhen, was oben bereits angedeutet worden ist.An alternative embodiment of the concept of the invention can be seen in the encapsulation elements made of foamable insulating material to at least partially encase or clad thin-walled metal sheets. Such measures too can serve to ground the encapsulation, but also to ensure the tightness and, above all, the To increase the compressive strength of the individual encapsulation elements, which has already been indicated above.

Entsprechend einem ähnlichen Ausgestaltungsvorschlag kann es auch vorteilhaft sein, für die Wandungen der Kapselungselemente einen aus dünnwandigen Blechen und schäumbaren Isolierstoff zusammengesetzten Verbundwerkstoff vorzusehen. Hierdurch können nicht nur die Vorteile einer Metallkapselung und einer Isolierstoffkapselung in gewisser Hinsicht vereinigt werden, wie dieses beim vorher genannten Ausgestaltungsvorschlag bereits der Fall ist, sondern darüber hinaus wird auch der Vorzug einer besonders innigen Verbindung zwischen den Blechwandungen und dem Isolierschaumstoff erreicht. Hierdurch wird auch das thermische Verhalten der Kapselungselemente begünstigt und ihre Druckfestigkeit berechenbar, weil nämlich die Berücksichtigung von Toleranzen praktisch entfällt.According to a similar design proposal, it can also be advantageous for the walls of the encapsulation elements composed of thin-walled metal sheets and foamable insulating material Provide composite material. This not only enables the advantages of metal encapsulation and insulating material encapsulation be united in a certain sense, as is already the case with the design proposal mentioned above, but beyond there is also the advantage of a particularly intimate connection between the sheet metal walls and the insulating foam achieved. This also promotes the thermal behavior of the encapsulation elements and their compressive strength can be calculated because tolerances are practically omitted.

Ein in ganz anderer Hinsicht zweckmäßiger Ausgestaltungsvorschlag des Erfindungsgedankens ist darin zu sehen, in die Kapselungselemente Bauteile aus anderen metallischen oder isolierenden Werkstoffen mit einzuschäumen, wobei es sich beispielsweise am Gewindeplatten, Halterungen, Abstützungen, Dichtelemente oder dergleichen Teile handeln kann. Ein derartiges Vorgehen ist zwar von gespritzten Kunststoffteilen her an sich bekannt, es vermag jedoch im Zusammenhang mit geschäumten Kapselungselementen besondere Vorteile mit sich zu bringen, was mit der schnellen Aushärtzeit von schäumbaren Isolierstoffen und vor allem mit deren innerer Porosität zusammenhängt (höchstens örtlich begrenzte und infolge Alterung nicht fortschreitende Rißbildung infolge unterschiedlicher Dehnungsfaktoren und dergl.).A design suggestion of the inventive idea that is expedient in a completely different respect is therein to see, in the encapsulation elements with foaming components made of other metallic or insulating materials, for example, on threaded plates, brackets, supports, sealing elements or the like parts can act. Such a procedure is indeed based on injection-molded plastic parts known per se, but it has particular advantages in connection with foamed encapsulation elements to bring with it what with the fast curing time of foamable insulation materials and above all with whose internal porosity is related (at most locally limited and not progressive due to aging Crack formation as a result of different expansion factors and the like.).

Schließlich ist es in vorteilhafter Weise möglich, in den erfindungsgemäßen Kapselungselementen bei Überdruck aufbrechende Sollbruchstellen einzuformen oder entsprechende Berstscheiben mit einzuschäumen. Ein derartiger Oberdruck kann beispielsweise beim Auftreten eines Störlichtbogens entstehen. Auch diese Maßnahmen sind bei den erfindungsgernäß geschäumten Kapselungselementen in besonders einfacher und dennoch zuverlässig dichter Weise durchzuführen, d. h. mit Abstand einfacher und preisgünstiger als beispielsweise bei Metallkapselungen.Finally, it is possible in an advantageous manner, in the encapsulation elements according to the invention Forming predetermined breaking points that break open with excess pressure or foaming in corresponding bursting discs. Such an overpressure can arise, for example, when an arc fault occurs. These too Measures are in the case of the foamed according to the invention Carrying out encapsulation elements in a particularly simple and yet reliably tight manner, d. H. by far easier and cheaper than, for example, with metal encapsulation.

Hierdurch ist es möglich, den Schadensfall im Ausmaß zu begrenzen und den Schadensort an den Kapselungselementen vorauszubestimmen.This makes it possible to limit the extent of the damage and the location of the damage to the encapsulation elements to be determined beforehand.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles für ein Schaltanlagenfeld sowie dargestellter Ausgestaltungseinzelheiten und der nachfolgenden Beschreibung zu den Darstellungen soll der Erfindungsgedanke nocheinmal erläutert werden. Es zeigtOn the basis of an exemplary embodiment for a switchgear panel shown in the drawing as well as the one shown Design details and the following description of the representations are intended to be part of the inventive concept will be explained again. It shows

F i g. 1 eine seitliche Sicht in einen Mittelspannungsschaltanlagenschrank bzw. ein Gerüst,F i g. 1 a side view of a medium-voltage switchgear cabinet or a scaffolding,

Fig.2 einen Querschnitt durch zusammengefügte Kapselungselemente, welche der Aufnahme von Strom-2 shows a cross section through joined Encapsulation elements, which allow the absorption of electricity

schienen dienen,rails serve,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen kleinen Wandungsbereich eines Kapselungselementes, und F i g. 3 shows a section through a small wall area of an encapsulation element, and

Fig.4 einen Schnitt durch einen kleinen anderen Wandungsbereich eines Kapselungselementes mit darin aufgenommener Berstscheibe.4 shows a section through a small other wall area of an encapsulation element with therein recorded rupture disc.

F i g. 1 veranschaulicht die seitliche Sicht in einen Anlagenschrank bzw. ein Gerüst 10 einer Mittelspannungsschaltanlage. An seiner Frontseite 11 ist dieser Anlagenschrank 10 mit einem ein- und ausfahrbarem Schaltwagen 12 bestückt, welcher an seiner dem Schrankinneren zugewandten Seite einen Leistungsschalter 13 mit einer erfindungsgemäßen Kapselung 14 trägt. Eine zusätzliche metallische Verkleidung 15 trennt den frontseitigen Bereich des Anlagenschrankes bzw. Gerüstes 10 von einem Bereich 16. in welchem mannigfache gekapselte Anlagenteile untergebracht sind. Im wesentlichen handelt es sich hierbei um eine Stromschienenkapselung 17 und um eine gekapselte Kontaktaufnahme 18 für die Aufnahme von einem der Einfahrkoniakte des Leistungsschalters 13. Im darunterliegenden Raum des Bereiches 16, welcher übrigens vom darüberliegenden Raum ebenfalls durch eine metallische Verkleidung 19 getrennt ist, befindet sich ein Stromwandler 20, dessen Kapselung gleichzeitig eine zweite Kontaktaufnahmevorrichtung 21 mit umschließt. Unterhalb des Stromwandlers 20 sind ein Spannungswandler 22 und noch weiter darunter liegend ein Erdungsschalter 23 angeordnet und auch dieser Spannungswandler 22 und der Erdungsschalter 23 sind von Kapselungen umschlossen. Letzteres trifft auch auf eine Stromschienen- und Kabelverbindung 24 des Spannungswandlers 22 mit dem Erdungsschalter· 23 zu, d. h. also auch diese Stromschienenverbindung 24 befindet sich in einer Kapselung.F i g. 1 illustrates the side view into a system cabinet or a frame 10 of a medium-voltage switchgear. This system cabinet is on its front side 11 10 equipped with a retractable and retractable switch car 12, which is attached to the inside of the cabinet facing side carries a circuit breaker 13 with an encapsulation 14 according to the invention. An additional metallic cladding 15 separates the front area of the system cabinet or frame 10 from an area 16. in which multiple encapsulated Plant parts are housed. This is essentially a busbar encapsulation 17 and an encapsulated contact receptacle 18 for the reception of one of the Einfahrkoniakte of the circuit breaker 13. In the space below of area 16, which, by the way, is from above Space is also separated by a metallic cladding 19, there is a current transformer 20, whose Encapsulation at the same time encloses a second contact receiving device 21. Below the current transformer 20, a voltage converter 22 and, even further below, an earthing switch 23 are arranged and this voltage converter 22 and the earthing switch 23 are also enclosed by enclosures. The latter also applies to a busbar and cable connection 24 of the voltage converter 22 with the Earthing switch · 23 closed, d. H. so also this busbar connection 24 is in an encapsulation.

Die genannten Kapselungselemente bestehen im wesentlichen aus einem schäumbaren Isolierstoff hinreichender Festigkeit, im vorliegenden Falle aus Polyurethan-Hartintegralschaum, und weisen im übrigen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 auf. Die Vorzüge eines derartigen Materials und einer derartigen Ausbildung und Verkleidung wurden bereits eingangs der Beschreibung ausführlich dargelegt.The aforementioned encapsulation elements essentially consist of a foamable insulating material Strength, in this case made of rigid integral polyurethane foam, and otherwise have the characterizing features of claim 1. The merits of such a material and such Training and disguise have already been set out in detail at the beginning of the description.

Einen Schnitt durch eine der genannten Kapselungen, nämlich durch die Stromschienenkapselung 17, veranschaulicht die F i g. 2 und zwar in einem gegenüber der Darstellung in Fig. 1 vergrößertem Maßstab. Diese Stromschienenkapselung 17 besteht aus zwei schalenförmigen Kapselungselementen 25 und 26, welche etwa spiegelbildlich zueinander gerichtet sind und im Bereich ihrer Berührungsflächen eine labyrinthartig umlaufende Dichtfläche 27 bilden. In ihrem Schaleninneren weisen die Kapsclungsclcmcntc 25 und 25 außerdem Zwischenwandungen 28 und 29 bzw. 30 und 31 auf, welche in (wie dargestellt) miteinander montierter Lage der Kapselungselemente 25 und 26 insgesamt drei gegeneinander abgedichtete Aufnahmeräume 32,33 und 34 für Stromschienen 35,36 und 37 unterschiedlicher Phasen bilden. Zur Halterung dieser Stromschienen 35,36 und 37 dienen an dem Kapselungseiement 25 angeformte und nach Art von Stützisolatoren ausgebildete Anformungen 38,39 und 40. An diesen Anformungen 38,39 und 40 sind die jeweils zugeordneten Stromschienen 35,36 und 37 auf nicht näher ersichtliche Weise befestigt und zwar zweckmäßigerweise so, daß sie eine geringfügige Verschiebung in Längsrichtung ausführen können. Hierdurch ist gewährleistet, daß Dehnungen der Stromschienen infolge von deren Erwärmung bei hohem Stromfluß das Kapselungselement 25 bzw. dessen Anformungen 38,39 und 40 nicht beeinträchtigen. Das Kapselungseiement 26 wiederum ist mit angeformten Augen (erkennbar sind die Augen 41 und 42) versehen, in welchen Durchführungsschlitze für einzufügende Stromschienen (im vorliegenden Falle die Stromschienen 43 und 44) eingeformt sind. Im Bereich dieser Augen 41,42 und der darin eingeformten Schlitze sind Dichtungselemente mit eingeschäumt, von denen dasjenige im Auge 41 erkennbar und mit der Ziffer 45 versehen ist.A section through one of the encapsulations mentioned, namely through the busbar encapsulation 17, is illustrated the F i g. 2 on a scale that is enlarged compared to the illustration in FIG. These Busbar encapsulation 17 consists of two shell-shaped encapsulation elements 25 and 26, which approximately are directed mirror images of each other and in the area of their contact surfaces a labyrinth-like circumferential Form sealing surface 27. In their shell interior, the encapsulation elements 25 and 25 also have partition walls 28 and 29 or 30 and 31, which in (as shown) assembled position of the encapsulation elements 25 and 26 a total of three mutually sealed receiving spaces 32, 33 and 34 for busbars 35, 36 and 37 of different phases. To hold these busbars 35, 36 and 37 are used Formations formed on the encapsulation element 25 and designed in the manner of post insulators 38, 39 and 40. On these projections 38, 39 and 40 the respectively assigned busbars 35, 36 and 37 are fastened in a manner not shown in detail, namely expediently so that they can perform a slight displacement in the longitudinal direction. Through this it is ensured that the busbars expand as a result of their heating with a high current flow the encapsulation element 25 or its projections 38, 39 and 40 do not impair. The encapsulation element 26 in turn is provided with molded eyes (the eyes 41 and 42 can be seen) in which Feed-through slots for busbars to be inserted (in this case the busbars 43 and 44) are molded. In the area of these eyes 41, 42 and the slots formed therein are sealing elements with foamed, of which the one in the eye 41 is recognizable and provided with the number 45.

ίο Zusätzlich zu den genannten Anformungen 38,39 und 40 können isolierende Stützer an die Kapselungselemente 25, 26 angeformt sein, wie dieses beispielsweise im Aufnahmeraum 32 der Fall ist. Hier ist erkennbar, daß vom Kapselungselement 26 ein solcher Stützer 46 ausgeht und bis an die Stromschiene 35 ragt, ohne daß er mit ihr verbunden ist. Solche Stützer dienen dazu, Mindestabstände von Stromschienen 35 zu Wandungsteilen zu gewährleisten. Hierfür kann es zweckmäßig sein, innerhalb eines Aufnahmeraumes für Führungsschienen mehrere derartige Stützer 46 vorzusehen.ίο In addition to the aforementioned projections 38,39 and 40, insulating supports can be molded onto the encapsulation elements 25, 26, such as this one, for example in the receiving space 32 is the case. It can be seen here that such a support 46 of the encapsulating element 26 goes out and protrudes up to the busbar 35 without being connected to it. Such supports are used to To ensure minimum distances from busbars 35 to wall parts. It can be useful for this be to provide several such supports 46 within a receiving space for guide rails.

F i g. 3 zeigt — in gegenüber F i g. 2 noch einmal vergrößertem Maßstab — einen kleinen Ausschnitt eines Kapselungselementes 47 in einer Schnittdarstellung. Erkennbar ist, daß auch an diesem Wandungsteil ein Auge 48 angeformt ist, in welchem eine mit einer Rändelung 49 versehene Mutter 50 mit eingeschäumt ist. Diese Mutter 50 dient beispielsweise der Aufnahme und Halterung eines beliebigen anzuschraubenden Teiles innerhalb eines zu kapselnden Raumes. Dieses Auge 48 ragt nämlich in das Innere eines zu kapselnden Raumes. Im Bereich seiner nach außen hin weisenden Wandung ist das Material des Kapselungselementes 47 mit Zusätzen 51 angereichert, welche seiner äußeren Oberfläche eine geringfügige elektrische Leitfähigkeit verleihen. Außer-F i g. 3 shows - in relation to FIG. 2 enlarged again Scale - a small section of an encapsulation element 47 in a sectional view. Recognizable is that an eye 48 is formed on this wall part, in which one with a knurling 49 provided nut 50 is foamed. This nut 50 is used, for example, to receive and hold any part to be screwed on within a space to be encapsulated. This eye 48 protrudes namely in the interior of a room to be encapsulated. In the area of its outward-facing wall the material of the encapsulation element 47 enriched with additives 51, which its outer surface a give slight electrical conductivity. Except-

dem ist das Kapselungselement 47 mit einer metallischen Folie 52 umkleidet (ein Teil der Folie 52 ist in vom Kapselungselement 47 abgehobener Lage dargestellt), welche zum einen die Dichtigkeit der Kapselung zu erhöhen vermag und zum anderen auch einer guten Erdung des Äußeren der Kapselung dient, was symbolisch durch einen mit der Erde verbundenen Leitungsstrang 53 angedeutet ist.the encapsulation element 47 is covered with a metallic foil 52 (part of the foil 52 is in the from Encapsulation element 47 shown in a raised position), which on the one hand increase the tightness of the encapsulation capable and on the other hand a good grounding of the exterior of the enclosure, which is symbolic is indicated by a wiring harness 53 connected to earth.

Auch die in den zuvor erläuterten Fig. 1 und 2 gezeigten Kapselungselemente weisen übrigens entweder metallische Folien oder dünnwandige Blechumhüllungen auf, die allerdings nicht besonders kenntlich gemacht und auch nicht beziffert sind.Also those shown in FIGS. 1 and 2 explained above Incidentally, encapsulation elements have either metallic foils or thin-walled sheet metal enclosures which, however, are not particularly marked and also not numbered.

Einen anderen kleinen Ausschnitt eines Kapselungselementes 54 zeigt in einer Schnittdarstellung die F i g. 4. Another small section of an encapsulation element 54 is shown in a sectional illustration in FIG. 4th

Hierin ist ein Randbereich einer beispielsweise aus einem Kunstharz bestehenden Berstscheibe 55 in ihrer vom Kapselungselement 54 umspritzten Lage gezeigt. Derartige Berstscheiben dienen bekanntlich dazu, im Falle eines großen Überdruckes im Inneren der Kapselung (was beispielsweise beim Auftreten eines Störlichtbogens geschehen kann) an einer vorbestimmten Stelle der Kapselung eine Druckentlastungsöffnung zu schaffen. Weiterhin ist dieses Kapselungselement 54 mit einer nutartigen Ausnehmung 56 versehen, in welche eine metallische Schiene 57 hineinragt Diese nutartige Ausnehmung 56 ist so bemessen, daß auch eine Ausdehnung der metallischen Schiene 57 z. B. infolge ihrer Erwärmung noch innerhalb der Ausnehmung 56 Platz findet Bemerkenswert bei diesem Kapselungselement 54 ist schließlieh, daß es in seinem äußeren, in der Darstellung nach links weisenden Randbereich außer mit einer (nicht bezifferten) metallischen Folie oder Blechumhüllung noch mit einem eingeschäumten Maschengeflecht 58 verse-An edge region of a rupture disk 55, for example made of a synthetic resin, is in it therein shown by encapsulation element 54 encapsulated position. Such rupture discs are known to be used in In the event of a large overpressure inside the enclosure (which, for example, if an accidental arc occurs can happen) to create a pressure relief opening at a predetermined point in the encapsulation. Furthermore, this encapsulation element 54 is provided with a groove-like recess 56 into which a metallic Rail 57 protrudes This groove-like recess 56 is dimensioned so that an expansion of the metallic rail 57 z. B. due to their heating within the recess 56 space is remarkable in this encapsulation element 54 is finally that it is in its outer, in the representation according to Edge area pointing to the left except with a (not numbered) metallic foil or sheet metal covering with a foamed-in mesh 58

hen ist, welches das ganze Kapselungselement 54 umspannt. Derartige Maschengeflechte können dazu dienen, die äußere Mantelfläche des Kapselungsclementes 54 aus Gründen des Berührungsschutzes zusätzlich zu erden, und zwar (wie auch hier symbolisch angedeutet, 5 über einen Leitungsstrang 59, welcher gleichzeitig die metallische Umhüllung erdet; gleichzeitig vermag ein derartiges Maschengeflecht 58 auch die Druckfestigkeit der Kapselung wenigstens in einem gewissen Ausmaß zu erhöhen, da es einem Ausbeulen an besonders ge- ίο fährdeten Stellen der Kapselung entgegenwirkt.hen which spans the entire encapsulation element 54. Such meshes can serve to the outer jacket surface of the encapsulation element 54 for reasons of contact protection in addition to earth, namely (as also indicated symbolically here, 5 via a wiring harness 59, which at the same time the metallic sheath earths; At the same time, such a meshwork 58 is also capable of compressive strength to increase the encapsulation at least to a certain extent, since it is particularly prone to bulging counteracts endangered areas of the encapsulation.

Wie eingangs der Figurenbeschreibung bereits zum Ausdruck gebracht, handelt es sich bei den Darstellungen lediglich um Gestaltungsbeispiele; weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten können den Ansprüchen und 15 dem einleitenden Bcschrcibungstci! entnommen werden. As already stated at the beginning of the description of the figures, these are the representations just about design examples; further design options can be based on claims and 15 the introductory description! can be removed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

' 20'20

2525th

3030th

3535

4040

4545

.TO.TO

5555

6060

6565

Claims

Patent claims:

1. Encapsulation elements made of plastic that are metallized on the outer surface for gas-insulated, live System parts of an electrical medium-voltage switchgear and distribution system, thereby characterized in that the encapsulation elements consist of a foamable insulating material of suitable strength that the contact surfaces the encapsulation elements are designed as sealing surfaces (27) for receiving a seal, that to increase the compressive strength on the encapsulation elements stiffening formed portions are and that the metallization of the encapsulation elements as diffusion-tight, not self-supporting Sheath is formed

2. Encapsulation elements according to claim 1, characterized characterized in that the contact surfaces of the encapsulation elements designed as sealing surfaces (27) (25, 26) have formations which, in the assembled position of the encapsulation elements, have a Kind of maze form.

3. Encapsulation elements according to claim 1 or 2, characterized in that between the sealing surfaces (27) a liquid or pasty sealing compound is inserted into the individual encapsulation elements.

4. encapsulation with encapsulation elements according to one of claims 1 to 3, characterized by separate encapsulation elements for each phase of the functional elements to be encapsulated.

5. Encapsulation elements according to one of claims 1 to 3, characterized by such Training that they - put together in pairs - at least two phases of the functional elements to be encapsulated (e.g. busbars 35, 36, 37), with a separate, by the encapsulation enclosed space (32,33, 34) is formed (Fig. 2).

6. Encapsulation elements according to one of claims 1 to 5, characterized in that their starting material Additions are attached, which oppose the flammability or the combustibility the pure starting material.

7. Encapsulation elements according to one of claims 1 to 6, characterized in that the metallization its outer surface is carried out by means of metallic foils.

8. Encapsulation elements according to one of claims 1 to 6, characterized by their at least partial covering or cladding with thin-walled metal sheets.

9. Encapsulation elements according to one of claims 1 to 8, characterized in that their walls consist of a composite material consisting of thin-walled sheet metal and a foamable Composed of insulating material.

10. Encapsulation elements according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the encapsulation elements Components (nut 50) made of metallic or insulating materials with foamed-in are.

11. Encapsulation elements according to one of claims 1 to 10, characterized in that in their Walls break open in the event of excess pressure (for example when an internal arc occurs) , Predetermined breaking points are molded in or rupture discs (55) are also foamed.

12. Encapsulation elements according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that that as a foamable insulating material for their production a hard structural foam, in particular rigid polyurethane integral foam Is used.