DE3610742A1 - Stuetzisolator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen einer elektrischen Hochspannungsanlage zuordenbaren Stützisolator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Mit dem Begriff "Hochspannungsanlage" sind hierbei Schalt- und Verteileranlagen mit einer Netzspannung oberhalb von 6kV angesprochen, insbesondere solche Anlagen mit einer Netzspannung im Spannungsbereich von 12kV bis 36kV. Schalt- und Verteileranlagen mit dem letztgenannten Netzspannungsspektrum bezeichnet man auch als Mittelspannungsanlagen.

Handhabungen im Inneren von Schaltfeldern der genannten Schalt- und Verteileranlagen sind sehr gefährlich, solange Anlagenteile unter einer Netzspannung der genannten Größenordnung stehen. Es bestehen deshalb streng zu beachtende Vorschriften, nach denen Schalt­ felder der genannten Anlagen freizuschalten sind, um in ihrem Inneren Handhabungen vornehmen zu können. So darf beispielsweise die Betätigung von Trennschaltern oder auch Erdungsschaltern, die nicht als Leistungsschalter ausgebildet sind, nur im spannungslosen Zustand des betroffenen Anlagenteiles erfolgen. Für die Feststellung der Spannungsfreiheit gibt es im Prinzip mehrere Mög­ lichkeiten, so z.B. die Anordnung von induktiven oder kapazitiven Spannungswandlern, die also gesonderte Bau­ einheiten darstellen. Derartige Baugruppen sind nicht nur kostspielig, sondern sie bedürfen auch eines ent­ sprechenden Unterbringungsraumes. Stattdessen gibt es auch die Möglichkeit, die Spannungsfreiheit von Anlagen­ teilen mittels gesonderter, tragbarer Spannungsprüfer festzustellen. Hierfür muß aber bereits eine gewisse Zugänglichkeit zum Inneren von Anlagenteilen gegeben sein, wodurch das Risiko einer Personengefährdung ver­ größert wird. Wünschenswert, wenn auch aufwendiger, ist daher eine ständige, im jeweiligen Schaltfeld fest installierte Anzeige des Spannungszustandes dieses Schaltfeldes bzw. Anlagenteiles.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, derartige Anzeigemöglichkeiten mit einem Stützisolator zu kombi­ nieren (DE-OS 31 21 795). Dieser bekannte Stützisolator ist mit Hohlräumen ausgestattet, innerhalb denen ein kapazitiver Spannungsteiler angeordnet ist. Dieser kapa­ zitive Spannungsteiler ist mit einer elektronischen Schaltung kombiniert, welche ihrerseits einen Meßver­ stärker enthält und im übrigen einer gesonderten Strom­ quelle für eine Hilfsspannung bedarf. Nachteilig hierbei ist es, daß beim Ausfall der Hilfsspannung die Span­ nungsanzeige für den Spannungszustand der Hochspannungs­ teile ebenfalls ausfällt. Es müssen also gesonderte Maß­ nahmen getroffen werden, um das Vorhandensein der Hilfs­ spannung überprüfen zu können.

Ein anderer bekannter Stützisolator stellt sich zur Auf­ gabe, die letztgenannten Nachteile des zuvor erwähnten Stützisolators zu vermeiden (DE-OS 33 29 748). Für diesen Stützisolator wird vorgeschlagen, eine Teiler­ kapazität aus einem zylindrischen Metallgitter zu bil­ den, welches mit einer der Befestigungsarmaturen leitend verbunden ist, und außerdem ein in dieses Metallgitter hineinragendes oder stattdessen ein dieses Metallgitter konzentrisch umgebendes weiteres metallisches Teil vor­ zusehen, welches dann mit der anderen Befestigungs­ armatur leitend verbunden ist. Auch das eben genannte andere metallische Teil kann hierbei als zylindrisches Metallgitter ausgebildet sein. Eine derartige Ausführung­ eines Stützisolators erfordert ein vergleichsweise großes Durchmessermaß für den Stützisolator, wenn man eine dialektrisch kritische Situation vermeiden will; nachteilig aber ist insbesondere auch die Tatsache, daß die erdpotentialseitige Befestigungsarmatur nicht unmit­ telbar geerdet werden kann, sondern stattdessen mit Anschlußstellen für ein Spannungsanzeigegerät sowie für eine Sekundärkapazität ausgestattet sein muß. Es ist also eine spezielle und dementsprechend auch aufwendige erdpotentialseitige Befestigung für diesen bekannten Stützisolator vorzusehen. Hierbei ist die Gefahr nicht ganz auszuschließen, daß die Verbindung des Stützisola­ tors mit dem Erdpotential nicht einwandfrei ist. Derar­ tige Maßnahmen können im übrigen die Umbruchfertigkeit des Stützisolators beeinträchtigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stütz­ isolator der zuletzt erläuterten Art für den eingangs genannten Bedarfsfall zu schaffen, welcher die eben geschilderten Nachteile vermeidet, d.h. also hinsicht­ lich seines Durchmessers vergleichsweise klein ausge­ bildet werden kann und welcher an seinem erdpotential­ seitigen Ende auch unmittelbar erdbar ist, ohne den gewünschten Spannungsabgriff für eine Spannungsanzeige in ihrer Wirkungsweise zu beeinträchtigen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das kapazitive Teilerelement in vorbestimmten Abständen zwischen den einander zugekehrten Enden der Befesti­ gungsarmaturen - innerhalb des Isolierstoffmaterials - angeordnet und mit einem vorzugsweise am erdpotential­ seitigen Längsende des Stützisolators herausgeführten, gegen das Erdpotential jedoch isolierten Anschlußelement leitend verbunden wird, welch letzteres dem Anschluß eines Spannungsanzeigegerätes dienen kann. Auf diese Weise ist sowohl eine elektronische Schaltung innerhalb einer Aushöhlung des Isolators vermeidbar bzw. die Ver­ wendung einer hohlen Schraube, wie dieses in der bereits genannten DE-OS 31 21 795 unter anderem vorgeschlagen wird, als auch eine spezielle Befestigung des Stütziso­ lators und dessen Erdung über eine zwischengefügte Schaltung und eine Sekundärkapazität. Ein derartig ausgebildeter Stützisolator kann auch nur als solcher verwendet werden, d.h. ohne die vorhandene Funktion der speziellen Teilerkapazität zu nutzen.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten des Erfindungs­ gedankens sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Hierin wird bspw. vorgeschlagen, das kapazitive Teilerelement kalottenförmig auszubilden und dieses Teilerelement innerhalb des Stützisolators so anzuordnen, daß es das vorzugsweise halbkugelförmig geformte Ende der erdpoten­ tialseitigen Befestigungsarmatur in einem vorbestimmten Abstand wenigstens teilweise schirmartig umgibt. Hier­ durch ist es möglich, eine hinreichende kapazitive Spannung für ein Spannungsanzeigegerät zu erhalten und gleichzeitig die sich zwischen dem kapazitiven Teiler­ element und der erdpotentialseitigen Anschlußarmatur bildende Restkapazität sehr gering zu halten, so daß der Ableitstrom zum Erdpotential gering ist.

Vorteilhaft ist es auch, das kalottenförmige Teilerele­ ment aus einem vermaschten Drahtgeflecht herzustellen. Dieses hat weniger funktionelle als vielmehr herstel­ lungsmäßige Vorteile, weil nämlich im Bereich des Tei­ lerelementes eine Lunkerbildung innerhalb des Isolier­ stoffmateriales ausgeschlossen ist. Außerdem wird durch ein Teilerelement aus einem Drahtgeflecht die Umbruch­ festigkeit des Stützisolators praktisch nicht beein­ trächtigt.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles und der nachfolgenden Beschreibung hierzu soll der Erfindungsgedanke noch einmal erläutert und verdeutlicht werden.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs­ gemäßen Stützisolator und

Fig. 2 in schematisierter Darstellung einen erfin­ dungsgemäßen Stützisolator, kombiniert mit einem Spannungsanzeigegerät.

Die Fig. 1 veranschauschlicht einen Längsschnitt durch einen Stützisolator 10 aus einem Isolierstoff­ material, beispielsweise aus Epoxid oder auch aus Poly­ urethan. Dieser Stützisolator 10 entspricht in seinen äußeren Maßen, insbesondere in seinen Anschlußmaßen, einem sogenannten DIN-Stützer. An seinem in der Darstel­ lung nach oben gerichteten Ende ist in diesen Stütziso­ lator 10 eine hochspannungsseitige Befestigungsarmatur 11 mit einem Innengewinde 12 eingeformt, die beispiels­ weise mit einer (nicht dargestellten) Stromschiene lei­ tend verbunden werden kann. Zusätzlich sind im vorlie­ genden Ausführungsbeispiel noch zwei kleinere Gewinde­ buchsen 13 und 14 in das Material des Stützisolators 10 eingelassen bzw. eingeformt. Diese Gewindebuchsen dienen als zusätzliche Befestigung für eine Stromschiene oder beispielsweise einen Trennschalter und gleichzeitig als Verdrehsicherung solcher anzuschließender Bauelemente.

Am entgegengesetzten, in der Darstellung nach unten gerichteten Ende des Stützisolators 10 ist ebenfalls eine der Verdrehsicherung dienende kleinere Gewinde­ buchse 15 eingelassen, bzw. eingeformt und außerdem - stark ins Innere des Stützisolators 10 zurückspringend - eine erdpotentialseitige Befestigungsarmatur 16 mit einem Innengewinde. Beide Befestigungsarmaturen 11 und 16 sind an ihren zueinander gerichteten Enden angenähert halbkugelförmig ausgebildet und haben außer ihrer Befestigungsfunktion auch noch die Funktion einer hoch­ spannungsseitigen bzw. erdpotentialseitigen Elektrode.

Zwischen den zueinandergerichteten Enden der Befesti­ gungsarmaturen 11 und 16 ist ein kapazitives Teiler­ element 17 im Inneren des Stützisolators 10 angeordnet. Dieses kapazitive Teilerelement 17 ist im vorliegenden Falle kalottenförmig ausgebildet und besteht aus einem vermaschten Drahtgeflecht. Es ist, wie aus der Darstel­ lung erkennbar, nahe der erdpotentialseitigen Befesti­ gungsarmatur 16 angeordnet und umgibt deren halbkugel­ förmiges Ende zu einem gewissen Teil schirmartig. Ganz wesentlich und Kern der Erfindung ist es, daß dieses kapazitive Teilerelement 17 mit keiner der Befestigungs­ armaturen 11, 16 leitend verbunden ist, sondern statt­ dessen über ein Leiterelement 18 mit einem Anschluß­ element 19 kontaktiert. Dieses Anschlußelement 19 ist am erdpotentialseitigen Ende des Stützisolators 10 zugäng­ lich, es ist aber mit dem Erdpotential nicht verbunden und dient dem Anschluß eines (in dieser Darstellung nicht angedeuteten) Spannungsanzeigegerätes. Ein Innen­ gewinde 20 dient hierbei der Schraubbefestigung bei­ spielsweise eines zum Spannungsanzeigerät führenden Anschlußleiters.

Die Fig. 2 veranschaulicht in einer schemati­ sierten Darstellung den funktionellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Stützisolators und seine Kombina­ tionsmöglichkeit mit einem Spannungsanzeigegerät. Erkennbar ist ein Stützisolator 21, welcher über eine Befestigungsarmatur 22 mit einem Hochspannungsnetz 23 leitend verbunden ist. Eine Befestigungsarmatur 24 ist über ein Leitungssystem 25 mit dem symbolisch angedeu­ teten Erdpotential 26 verbunden. Zwischen den beiden Befestigungsarmaturen 22 und 24 ist ein kapazitives Teilerelement 27 gelegen, welches mit einer aus dem Stützisolator 21 herausgeführten Zuleitung 28 verbunden ist. An diese Zuleitung 28 ist ein Spannungsanzeigegerät 29 angeschlossen, welches seinerseits mit dem symbolisch angedeuteten Erdpotential 30 verbunden ist. Um dem Spannungsanzeigegerät 29 eine genau definierte kapa­ zitive Spannung zuführen zu können, ist im vorliegenden Fall eine Sekundärkapazität 31 vorgesehen, welche bei­ spielsweise in Form eines Koaxialkabels mit einem genau definierten Kapazitätswert und einer vorgegebenen Länge verwirklicht sein kann.

Zum Spannungsanzeigegerät 29 darf angemerkt werden, daß geeignete Dauer-Spannungsanzeigegeräte auf dem einschlä­ gigen Markt erhältlich sind, welche das Vorhandensein einer Betriebsspannung beispielsweise durch ständige Lichtimpulse anzeigen. Derartige Spannungsanzeigegeräte können funktionsmäßig mit weiteren Überwachungs- und Steueranlagen verbunden werden und sind im übrigen auf einfache Weise an einem normalen Niederspannungsnetz auf ihre Funktionsfähigkeit überprüfbar.

• Bezugsziffernliste 10 Stützisolator
  11 hochspannungsseitige Befestigungsarmatur
  12 Innengewinde in 11
  13 (kleinere) Gewindebuchse
  14 (kleinere) Gewindebuchse
  15 (kleine) Gewindebuchse
  16 erdpotentialseitige Befestigungsarmatur
  17 kapazitives Teilerelement
  18 Leiterelement
  19 Anschlußelement
  20 Innengewinde in 19
  21 Stützisolator
  22 Befestigungsarmatur (hochspannungsseitig)
  23 Hochspannungsnetz
  24 Befestigungsarmatur (erdpotentialseitig)
  25 Leistungssystem
  26 Erdpotential
  27 kapazitives Teilerelement
  28 Zuleitung
  29 Spannungsanzeigegerät
  30 Erdpotential
  31 Sekundärkapazität

Claims (6)

1. Einer elektrischen Hochspannungsanlage zuorden­ barer Stützisolator aus Isolierstoff­ material, enthaltend zwei darin eingefügte, in längs­ axialer Richtung einander zugekehrte Befestigungsarma­ turen für den hochspannungsseitigen und den erdpoten­ tialseitigen Anschluß des Stützisolators, und weiterhin enthaltend wenigstens ein metallisches, in das Isolierstoffmaterial eingeformtes kapazitives Tei­ lerelement, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Teilerelement (17; 27) in vorbestimm­ ten Abständen zwischen den einander zugekehrten Enden der Befestigungsarmaturen (11, 16; 22, 24) gelegen und mit einem vorzugsweise am erdpotentialseitigen Längsende des Stützisolators (10; 21) herausgeführten, gegen das Erdpotential jedoch isolierten Anschlußelement (19) für den Anschluß eines Spannungsanzeigegerätes (29) leitend verbunden ist.

2. Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das kapazitive Teilerelement (17) kalot­ tenförmig ausgebildet ist und das vorzugsweise halb­ kugelförmig geformte Ende der erdpotentialseitigen Befestigungsarmatur (16) in einem vorbestimmten Abstand wenigstens teilweise schirmartig umgibt.

3. Stützisolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kalottenförmige kapazitive Tei­ lerelement (17) aus einem vermaschten Drahtgeflecht besteht.

4. Stützisolator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsanzeigegerät (29) - direkt oder indirekt - ständig fest mit dem Stützisolator (21) verbunden ist.

5. Stützisolator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem gegen Erdpotential isolierten Anschlußelement (19, Fig. 1) beziehungsweise einem Spannungsabgriff für das Spannungsanzeigegerät (29, Fig. 2) und dem Spannungs­ ausgang des Spannungsanzeigegerätes eine geerdete Lei­ tung mit einer definierten Kapazität (Sekundärkapazität 31, Fig. 2) zum Erdpotential angeordnet ist, insbeson­ dere in Form eines Koaxialkabels mit einem definierten Kapazitätswert und einer vorgegebenen Länge.

6. Stützisolator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsanzeigegerät (29) ein solches mit einer Blink­ anzeige (Lichtimpulsanzeige) Verwendung findet.