DE3334682A1

DE3334682A1 - Metallgekapselte, gasisolierte hochspannungsleitung

Info

Publication number: DE3334682A1
Application number: DE19833334682
Authority: DE
Inventors: Franz Niederhasli Czech; Carl Dieter Fislisbach Floessel
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1983-09-24
Publication date: 1985-03-14
Also published as: CA1224549A; DE3334682C2; CH662452A5; US4591655A

Description

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31.8.1983 Ka/SC

Metallqekapselte. qasisolierte Hochspannungsleitung

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsleitung gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine derartige Hochspannungsleitung ist beispielsweise aus der DE-OS 19 34 812 bekannt. Bei der bekannten Hoch-Spannungsleitung tragen scheibenförmig ausgebildete Isolatoren einen hochspannungsführenden Leiter, welcher im Inneren einer Metallkapselung angeordnet ist. Die Scheibenisolatoren unterteilen den Innenraum der Metallkapselung in gegeneinander gasdicht abgeschottete Räume. Erfolgt in einem der Räume ggfs. ein Ueberschlag, so läuft der hierbei gezogene Lichtbogen - getrieben durch das Eigenfeld des in dem Leiter fliessenden Stroms - bis zu einem der Scheibenisolatoren und bleibt dort stehen. Die diesen Scheibenisolator lagernden Teile der Metallkapselung müssen eine erhebliche Wandstärke aufweisen, um ein Durchbrennen des sich bis zum Abschalten an diesem Isolator befindlichen Lichtbogens zu vermeiden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Hochspannungsleitung der gattungsgemässen Art zu schaffen, tfielche sich auch unter erschwerten Bedingungen am Montage-

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ort in verhältnismäßig einfacher Weise aufstellen lässt, und sich zugleich durch grosse Betriebssicherheit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die erfindungsgemässe Hochspannungsleitung zeichnet sich dadurch aus, dass sie durch die Verwendung geeignet angeordneter und befestigter Isolatoren lediglich an zwei verhältnismässig weit auseinanderliegenden Stellen der Metallkapselung lichtbogenfeste Kapselungsteile benötigt, um ein Durchbrennen eines in einem Teilraum der Metallkapselung auftretenden Störlichtbogens mit Sicherheit zu vermeiden. Ferner lässt sich die Hochspannungsleitung wegen der überwiegend gleichartigen Ausbildung der am Montageort zu verschweissenden Rohrstücke der Metallkapselung auch unter schwierigen Montagebedingungen einfach und betriebssicher installieren.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäss ausgeführten Hochspannungsleitung ,

Fig. 2 eine Vergrösserung eines Ausschnittes II aus der Hochspannungsleitung gemäss Fig. 1,

Fig. 3 eine Vergrösserung eines Ausschnittes III aus der Hochspannungsleitung gemäss Fig. 1,

Fig. 4 eine Aufsicht in Pfeilrichtung A auf einen vergrössert dargestellten Schnitt längs IV-IV durch die Hochspannungsleitung gemäss Fig. 1,

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Fig. 5 eine alternative Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Anordnung, und

Fig. 6 eine*Aufsicht auf einen Schnitt längs VI-UI durch die Ausführungsform gemäss Fig. 5.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist ein Teil einer erfindungsgemäss ausgeführten Hochspannungsleitung längs einer mit Isoliergas - wie Schwefelhexafluorid - gefüllten Metallkapselung 1 und einem hochspannungsführenden Leiter 2 geschnitten dargestellt. Die Metallkapselung 1 ist aus Rohrstücken 3 aus leitfähigem Material, wie etwa Aluminium von 4 bis 5 mm Wandstärke, aufgebaut. Diese Rohrstücke 3 sind gasdicht miteinander verschweisst, wodurch eine besonders gute Freiluftbeständigkeit dieser Hochspannungsleitung erzielt wird. Der hochspannungsführende Leiter

2 ist auf Schottungsisolatoren 4 und einem zwischen zwei Schottungsisolatoren 4 angeordneten Stützisolator 5 abgestützt .

Die Schottungsisolatoren 4 enthalten scheiben- oder trichterförmige Isolierstoffkörper 6, welche das Innere der Metallkapselung 1 in gegeneinander abgeschottete Räume unterteilen. Die Schottungsisolatoren 4 sind mit ihrem äusseren Rand in Schweissflanschen 7, 8 der Rohrstücke

3 abgestützt. Diese Schweissf!ansehe 7, 8 sind mit einer Wandstärke von beispielsweise 10 bis 20 mm verglichen mit den Rohrstücken 3 dickwandig ausgebildet. Hierdurch wird erreicht, dass ein ggfs. in einem der Räume gezündeten Lichtbogen diesen Raum nicht verlassen kann, da er unter der Wirkung des im Leiter 2 fliessenden Stromes gegen einen der Schottungsisolatoren 4 geführt wird und dort stehen bleibt. Wegen der im Bereich der Schottungsisolatoren 4 vergleichsweise grqssen Wandstärke der Metallkapselung 1 ist auch nicht zu befürchten, dass ein länger wirkender Störlichtbogen die Metallkapselung durchbrennt bevor ein benachbarter Schalter den im Leiter 2 fliessenden

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Der Stützisolator 5 enthält einen scheibenförmigen Isolierstoffkörper, der derart geformte Aussparungen besitzt, dass jeweils drei um ca. 120° gegeneinander versetzt angeordnete Beine 9 entstehen. Die nach aussen weisenden Enden der Beine 9 sind in einem an der Innenwand der Metallkapselung 1 gelagerten Armaturring 10 gelagert.

An den Isolierstof'fkörpern der Isolatoren 4 und 5 sind im Bereich der Metallkapselung 1 und des Leiters 2 nicht dargestellte Steuerelektroden angebracht, durch welche das elektrische Feld längs der Oberfläche des jeweiligen Isolierstoffkörpers gesteuert wird.

Aus den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Vergrösserungen der Ausschnitte II bzw. III der Hochspannungsleitung gegemäss Fig. 1 sind die Lagerstellen der Schottungsisolatoren 4 bzw. des Stützisolators 5 ersichtlich.

Gemäss Fig. 2 ist der Isolierstoffkörper 6 eines der Schottungsisolatoren 4 mit seinem äusseren Rand unter Zwischenlage eines O-Ringes 11 in einer von zwei Schweissflanschen 7 und 8 der Rohrstücke 3 gebildeten ringförmigen Ausnehmung gelagert. Am äusseren Rand des Isolierstoffkörpers 6 befindet sich ein in den Isolierstoffkörper 6 eingegossener und als Steuerelektrode wirkender Armaturring 12, welcher den Schottungsisolator 4 zusätzlich abstützt. Die beiden Flansche 7 und 8 sind an den einander gegenüberstehenden Stirnflächen angeschrägt, so dass zwischen ihnen bei der Montage, wenn beide Teile 7 und 8 nach Einbau des Schottungsisolators 4 gegeneinander geführt werden, ein Ringspalt von V-Profil entsteht. Dieser Ringspalt ist mit einer die beiden Flansche 7 und 8 gasdicht verbindenden Schweissnaht 13 ausgefüllt. Da beide Flansche 7 und 8 gleichartig ausgebildet sind, lässt sich eine solche Schweissnaht 13 auch unter schwierigen Bedingungen, z.B. am Montageort der Hochspannungsleitung, in einfacher und dennoch qualitativ hochwertiger Weise anbringen. Die Gefahr des Durch-

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schweissens der Metallkapselung ist vermieden, da die •Schweissnaht 13 eine ringförmig erstreckte Wurzel 14 bildet, welche auf dem Armaturring 12 endet. Hierdurch wird gleichzeitig eine gute elektrische Verbindung zwischen der Metallkapselung 1 und dem Armaturring 12 erzielt, wodurch eine Potentialüberbrückung zwischen Kapselung 1 und dem als Steuerelektrode wirkenden Armaturring 12 erreicht und ein Glimmen mit Sicherheit vermieden wird.

Die durch Aussparungen 9a voneinander getrennten Beine 9 des Isolierstoffkörpers des Stützisolators 5 sind gemäss Fig. 3 und Fig. 4 in einer Aufweitung der Metallkapselung 1 gelagert, welche durch gleichartiges Aufweiten und durch Verschweissen der Enden zweier Rohrstücke 3 gebildet sind. Die einander gegenüberstehenden Stirnseiten der beiden aufgeweiteten Rohrstückenden sind entsprechend den Endstücken 7, 8 angeschrägt und bilden bei der Montage der Leitung nach Annäherung der beiden Rohrstücke 3 einen Ringspalt von V-Profil, welcher ebenfalls in einfacher Weise am Montageort wurzelverschweisst werden kann. Da die beim Verschweissen gebildete Naht 15 mit ihrer nicht bezeichneten, ringförmig ausgebildeten Wurzel auf der Aussenfläche des die Beine 9 des Stützisolators 5 tragenden Eingussringes 10 ende-t, ist das bei den verhältnismässig dünnwandigen Rohrstücken 3 unter ungünstigen Umständen mögliche Durchschweissen bei der Montage mit grosser Sicherheit ausgeschlossen. Gleichzeitig ist ein zuverlässiger Potentialübergang von den äusseren Enden der Beine 9 zur Metallkapselung 1 gegeben. Ein gegebenenfalls in dem durch die Schottungsisolatoren 4 begrenzten Raum auftretender Lichtbogen kann wegen der zwischen den Beinen 9 vorgesehenen Materialdurchbrüche durch den Stützisolator 5 hindurchtreten, so dass die Gefahr des Durchbrennens der Metallkapselung 1 infolge eines stehenden Lichtbogens im Bereich des Stützisolators 4 trotz der dort dünnwandig ausgebildeten Metallkapselung vermieden wird.

Statt einen einteiligen als Eingussring ausgebildeten Armaturring 10 zu verwenden, ist es gegebenenfalls empfehlenswert, den Armaturring - wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt - aus längs des Ringumfanges verteilt angeordneten Segmenten 16 und 17 aufzubauen. Je zwei benachbarte Segmente 16 und 17 eines solchen Armaturringes dienen zur Lagerung eines der nicht dargestellten Beine 9 des Isolierstoffkörpers des Stützisolators 5. Diese Segmente 16, 17 weisen auf der Aussenfläche eine Vertiefung 18 auf, in welche eine Kontaktfeder 19 eingelassen ist. Die Kontaktfeder 19 stützt sich mit zwei Kontaktstücken 20 und 21 auf der Innenseite der Metallkapselung 1 ab und verbindet über Schrauben 22 und 23 die beiden Segmente 16 und 17 längs des Umfanges des Stützisolators 5. Durch entsprechende Verbindung aller benachbarter Segmente lässt sich ein leicht zu montierender Armaturring herstellen mit Kontakt.elementen, welche einen Potentialausgleich zwischen dem Stützisolator 5 und der Metallkapselung 1 bewirken.

Ein von einem solchen Armaturring gehaltener Stützisolator kann bei Bedarf auch in einer Aufweitung der Metallkapselung 1 gelagert werden, welche in bekannter Weise durch Aufweitung lediglich eines Rohrstückes 24 gebildet ist, da nach Einbau des Stützisolators 5 und Einschieben eines zweiten Rohrstückes 25 ein unerwünschtes Verklemmen und damit die Gefahr der Beschädigung der üblicherweise epoxidharzhaltigen Beine 9 vermieden wird. Die beim gasdichten Verschweissen der beiden Rohrstücke 24 und 25 gezogene Kehlnaht 26 muss hierbei derart positioniert sein, dass ein ggfs. mögliches Durchschweissen des Rohres 25 von der offenen Seite der Hochspannungsleitung aus eingesehen werden kann.

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Claims

Patentansprüche

f \
1.) Hochspannungsleitung mit einer isoliergasgefüllten Metallkapselung (1) aus Rohrstücken (3), deren Rohrenden unter Bildung ringförmiger Durchmesservergrösserungen gasdicht miteinander verschweisst sind, mit einem im Inneren der Metallkapselung (1) angeordneten hochspannungsführenden Leiter (2) und mit Schottungsisolatoren (4) zur Abstützung des Leiters (2) und zur Unterteilung der Metallkapselung (1) in gegeneinander abgeschottete Räume, welche Schottungsisolatoren (4) mit ihrem äusseren Rand in den Durchmesservergrösserungen gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen je zwei Schottungsisolatoren (4) mindestens ein in einer weiteren Durchmesservergrösserung gelagerter Stützisolator (5) mit einem Materialaussparungen aufweisenden Isolierkörper angeordnet ist, dass ein wesentlicher Teil aller Durchmesservergrösserungen jeweils von zwei gleichartig geformten Rohrenden mit einander gegenüberstehenden und durch einen Ringspalt von V-Profil getrennten Stirnflachen sowie von einer den Ringspalt ausfüllenden Schweissnaht (z.B. 13) gebildet ist, und dass die Schweissnaht (z.B. 13) eine ringförmig erstreckte Wurzel (14) aufweist, die in elektrisch leitender Verbindung mit einem metallischen Aussenrand des Isolators (z.B. 4) steht.
2. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesservergrösserung zur Aufnahme des äusseren Randes eines der Schottungsisolatoren (4) in benachbart angeordnete Schweissflansche (7, 8) eingeformt ist, welche Schweissflansche eine verglichen mit den Rohrstücken (3) grosse Wandstärke aufweisen, und dass die weitere Durchmesservergrösserung zur Lagerung des Stütztisolators (5) von Erweiterungen zweier benachbarter Rohrstücke (z.B. 3) gebildet ist.

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3. Hochspannungsleitung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenrand .eines der Isolatoren (z.B. 4) von einem dessen Isolierstoffkörper (z.B. 6) abstützenden Armaturring (z.B. 12) gehalten ist, welcher vorzugsweise als Eingussring ausgebildet ist.
4. Hochspannungsleitung nach einem der Patentansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützisolator (5) einen Isolierstoffkörper mit mindestens zwei Beinen (9) aufweist, deren nach aussen weisenden Enden in Segmenten (16, 17) eines in einer der Durchmesservergrösserungen gelagerten Armaturringes (10) befestigt sind.
5. Hochspannungsleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Aussenflachen zweier benachbarter Segmente (16, 17) des Armaturringes (10) eine Vertiefung (18) befindet, in die mindestens eine sich an der Metallkapselung (1) abstützende und an jedem der zwei Segmente (16, 17) befestigte Kontaktfeder (19) eingelassen ist.