DE3721594A1 - Gasisolierte elektrische vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gasisolierte elektrische Vor­ richtung, insbesondere mit einer Dichtungskonstruktion zur Verminderung einer örtlichen Konzentration eines elektri­ schen Felds.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein Beispiel einer konventionellen gasisolierten elektrischen Vorrichtung, und Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Dichtungskonstruktion zum hermetischen Ab­ schluß von Hüllen der gasisolierten elektrischen Vorrich­ tung gemäß der offengelegten JP-Patentschrift Nr. 55-18 840.

Eine derartige konventionelle gasisolierte elektrische Vor­ richtung umfaßt eine geerdete hermetisch dichte Metallhülle 1, einen Hochspannungsleiter 2 und ein isolierendes Ab­ standsstück 3, das den Hochspannungsleiter 2 isolierend in der Hülle 1 haltert. Die hermetische Hülle 1 besteht aus mehreren Hüllenabschnitten 1 a, die miteinander hermetisch dicht durch Dichtungskonstruktionen verbunden sind, die noch erläutert werden. Die jeweils in jedem Hüllenabschnitt 1 a angeordneten Hochspannungsleiter 2 sind durch Verbinder 4 miteinander verbunden, die Abschirmungen 5 zur Abschir­ mung jedes Verbinders 4 aufweisen. Ein elektrisch isolie­ rendes Druckgas 6 ist in jedem Hüllenabschnitt 1 a der unterteilten Metallhülle 1 eingeschlossen.

Die gasisolierte elektrische Vorrichtung umfaßt ferner eine Mehrzahl Dichtungskonstruktionen zum hermetisch Verbinden der unterteilten hermetischen Metallhüllenabschnitte 1 a miteinander. Jede Dichtungskonstruktion umfaßt zwei mit dem metallischen Hüllenabschnitt 1 a einstückig ausgeführte Flansche 8 und einen Umfangsflanschabschnitt 3 a des isolie­ renden Abstandsstücks 3. Die Flansche 8 und der Umfangs­ flanschabschnitt 3 a des isolierenden Abstandsstücks 3 sind mit in Axialrichtung verlaufenden Durchgangsbohrungen aus­ gebildet, ein Schraubbolzen 9 ist in jede Durchgangsbohrung eingesetzt, und eine Mutter 9 a ist auf den Schraubbolzen 9 geschraubt, so daß eine hermetische Verbindung hergestellt ist.

Jeder Flansch 8 weist an seiner Seitenfläche, an der das isolierende Abstandsstück 3 mit dem Flansch 8 in Berührung gelangt, eine ringförmige Nut 10 zur Aufnahme eines O-Dichtrings 11 auf. Wenn die Flansche 8 und die zwischen den Flanschen 8 angeordneten isolierenden Abstandsstücke 3 durch den Schraubbolzen 9 und die Mutter 9 a miteinander verbunden sind, ist jeder metallische Hüllenabschnitt 1 a durch den in jeder Nut 10 aufgenommenen O-Dichtring 11 her­ metisch dicht, so daß das Druckgas 6 in jedem Hüllenab­ schnitt 1 a eingeschlossen ist.

Die so aufgebaute konventionelle Hülle 1 weist jedoch den Nachteil auf, daß das elektrische Feld in einem Dreifach­ verbindungsbereich 12, der durch das Isoliergas 6, den Um­ fangsflanschabschnitt 3 a des isolierenden Abstandsstücks 3 und die Flansche 8 der unterteilten metallischen Hüllen­ abschnitte 1 a gebildet ist, örtlich konzentriert ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer gasisolierten elektrischen Vorrichtung mit einer Dichtungs­ konstruktion, die eine örtliche Konzentration des elektri­ schen Felds im Dreifachverbindungsbereich in der metalli­ schen hermetischen Hülle verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die gasisolierte elektrische Vorrichtung nach der Erfindung, mit einer hermetisch dich­ ten Hülle, die aus mehreren elektrisch leitenden Hüllen­ abschnitten mit jeweils geflanschten Enden gebildet ist, mit Befestigungselementen zum Festlegen der geflanschten Enden der Hüllenabschnitte aneinander, mit einem in der Hülle angeordneten Hochspannungsleiter, mit einem elek­ trisch isolierenden Abstandsstück, das den Hochspannungs­ leiter relativ zur Hülle isolierend haltert und das an seinem Außenrand hermetisch dicht und sicher zwischen den geflanschten Enden der Hüllenabschnitte gehalten ist, und mit einem in der Hülle befindlichen Isoliergas, gekenn­ zeichnet durch einen Isolierkörper, der zwischen wenigstens einem der geflanschten Enden der Hüllenabschnitte und einem Umfangsflanschabschnitt des isolierenden Abstandsstücks so angeordnet ist, daß ein Teil des Isolierkörpers zum Inneren des hermetischen Hüllenabschnitts hin exponiert ist, wobei der Isolierkörper aus einem Werkstoff mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante als das isolierende Abstandsstück besteht, so daß eine örtliche Konzentration des elektri­ schen Felds vermindert wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine konventionelle gasisolierte elektrische Vorrichtung;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch eine Dich­ tungskonstruktion zum Verbinden von Hüllen­ abschnitten in der gasisolierten elektrischen Vorrichtung;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch eine Dich­ tungskonstruktion zum hermetischn Verbinden von Hüllenabschnitten gemäß einer Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch eine Dich­ tungskonstruktion gemäß einer weiteren Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt durch eine Dich­ tungskonstruktion gemäß einer dritten Ausfüh­ rungsform der Erfindung; und

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt durch eine Dich­ tungskonstruktion gemäß einer vierten Ausfüh­ rungsform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt vergrößert eine Dichtungskonstruktion 20 zum hermetischen Verbinden von Hüllenabschnitten 1 der Metall­ hülle 1.

Die Dichtungskonstruktion 20 hat Flansche 21, die an beiden Enden jedes Abschnitts 1 a der hermetischen Metallhülle 1 damit einstückig ausgeführt sind, sowie einen Umfangs­ flanschabschnitt 22 a eines isolierenden Abstandsstücks, der zwischen den Flanschen 21 eingeschlossen ist. Die Flansche 21 und der Umfangsflanschabschnitt 22 a des isolierenden Abstandsstücks 22 weisen in ihrer Axialrichtung verlaufende Durchgangsbohrungen auf, in die ein Schraubbolzen 23 ein­ gesetzt ist, der die Flansche mit Hilfe einer auf den Schraubbolzen 23 geschraubten Mutter 23 a hermetisch mit­ einander verbindet.

Das isolierende Abstandsstück 22 weist auf beiden Seiten seines Umfangsflanschabschnitts 22 a ringförmige Nuten 24 auf. In jeder ringförmigen Nut 24 ist ein Dichtring 25 auf­ genommen, mit dessen Hilfe jeder Hüllenabschnitt 1 a herme­ tisch abgedichtet ist. Jeder Flansch 21 weist an einem inneren Eckabschnitt, der dem Umfangsflanschabschnitt 22 a zugewandt ist, einen stufenförmigen Ausschnitt 26 auf, so daß zwischen dem Flansch 21 und dem isolierenden Abstands­ stück 22 eine U-förmige ringförmige Nut 27 gebildet ist. Ferner weist die Dichtungskonstruktion 20 einen Isolierring 28 auf, der in die U-förmige ringförmige Nut 27 eingesetzt ist und dessen Dielektrizitätskonstante niedriger als die­ jenige des isolierenden Abstandsstücks 22 ist.

Mit dieser Dichtungskonstruktion, die die Flansche 21, das isolierende Abstandsstück 22 und den Isolierring 28 umfaßt, dessen eine Seite dem Inneren des hermetischen Hüllenab­ schnitts 1 a zugewandt ist, kann die örtliche Konzentration des elektrischen Felds aufgrund der niedrigeren Dielektri­ zitätskonstanten des Isolierrings 28 verringert werden, so daß die Überschlags-Charakteristiken des isolierenden Ab­ standsstücks 22 verbessert werden.

In Fig. 4, die eine weitere Ausführungsform zeigt, umfaßt eine Dichtungskonstruktion 30 Flansche 31, einen Umfangs­ flanschabschnitt 32 a eines isolierenden Abstandsstücks 32 sowie zwei ringförmige Isolierkörper 33. Die Flansche 31, der Umfangsflanschabschnitt 32 a und die ringförmigen Iso­ lierkörper 33 sind mit in ihrer Axialrichtung verlaufenden Durchgangsbohrungen ausgebildet, in die ein Schraubbolzen 34 eingesetzt ist, der sie mittels einer auf diesen aufge­ schraubten Mutter 34 a hermetisch verbindet.

Das isolierende Abstandsstück 32 ist auf beiden Seiten des Umfangsflanschabschnitts 32 a mit ringförmigen Nuten 35 zur Aufnahme von Dichtringen 36 ausgebildet. Jeder Flansch 31 hat eine ringförmige Nut 37 auf der Seite, an der der ring­ förmige Isolierkörper 33 den Flansch 31 kontaktiert, zur Aufnahme von Dichtringen 38. Damit ist jeder metallische Hüllenabschnitt 1 a durch die Dichtringe 36 und 38 herme­ tisch dicht. Die ringförmigen Isolierkörper 33, die jeweils so angeordnet sind, daß ihr eines Ende in bezug auf den hermetischen Hüllenabschnitt 1 a innen liegt, besteht aus einem Isolierstoff, dessen Dielektrizitätskonstante niedri­ ger als diejenige des isolierenden Abstandsstücks 32 ist, so daß eine örtliche Konzentration des elektrischen Felds um den Isolierkörper 33 herum vermindert wird.

Die Dichtungskonstruktion 40 gemäß Fig. 5 umfaßt zwei Flan­ sche 41 und einen Umfangsflanschabschnitt 42 eines isolie­ renden Abstandsstücks 42. Die Flansche 41 und der Umfangs­ flanschabschnitt 42 sind in ihrer Axialrichtung mit Durch­ gangsbohrungen versehen, in die ein Schraubbolzen 43 ein­ gesetzt ist, der die Flansche mittels einer auf ihn ge­ schraubten Mutter 43 a hermetisch dicht verbindet. Der Um­ fangsflanschabschnitt 42 des isolierenden Abstandsstücks 42 weist auf beiden Seiten, an denen die Flansche 41 den Flanschabschnitt 42 a kontaktieren, zwei ringförmige Nuten 44 zur Aufnahme von Dichtringen 45 auf, so daß ein voll­ ständig dichter metallischer Hüllenabschnitt 1 a erhalten wird. Jeder Flansch 41 weist an dem inneren Eckabschnitt, der dem isolierenden Abstandsstück 42 zugewandt ist, eine Aussparung 46 auf. Der Umfangsflanschabschnitt 42 a ist auf seinen beiden den Aussparungen 46 zugewandten Seiten mit Isolierbeschichtungen 47 versehen. Jede Isolierbeschichtung 47 hat eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als das isolierende Abstandsstück 42 und ist so angeordnet, daß ein am Ende befindlicher Seitenabschnitt dem Inneren des her­ metischen Hüllenabschnitts 1 a ausgesetzt ist, wodurch eine örtliche Konzentration des elektrischen Felds um die Be­ schichtung 47 herum vermindert wird.

Die Dichtungskonstruktion 50 von Fig. 6 gleicht im wesent­ lichen der Dichtungskonstruktion 40 von Fig. 5 mit Ausnahme der Anordnung eines Isolierkörpers 57.

Ein Umfangsflanschabschnitt 51 a eines isolierenden Ab­ standsstücks 51 weist eine erste ringförmige Nut 54 sowie eine zweite ringförmige Nut 55 auf jeder Seite, an der die Flansche 53 mit dem Flanschabschnitt 51 in Kontakt gelan­ gen, auf. Die erste ringförmige Nut 54 ist mit der zweiten ringförmigen Nut 55 koaxial, und die erste Nut 54 ist rela­ tiv zur zweiten Nut 55 entlang dem äußeren Abschnitt des Umfangsflanschabschnitts 51 a ausgebildet. Die erste Nut 54 nimmt einen Dichtring 56 zum hermetischen Abschluß des me­ tallischen Hüllenabschnitts 1 a auf. In der zweiten Nut 55 ist ein Isolierkörper 57 derart aufgenommen, daß ein Ab­ schnitt desselben zum Inneren des hermetischen Hüllenab­ schnitts 1 a hin exponiert ist. Der Isolierkörper 57 besteht aus einem Werkstoff, dessen Dielektrizitätskonstante nied­ riger als diejenige des isolierenden Abstandsstücks 51 ist, so daß eine örtliche Konzentration des elektrischen Felds um den Isolierkörper 57 herum verhindert wird und die Über­ schlags-Charakteristiken des isolierenden Abstandsstücks 51 verbessert werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß zwischen dem Umfangsflanschabschnitt des isolierenden Abstandsstücks und den Flanschen, die mit den metallischen Hüllenabschnit­ ten einstückig ausgeführt sind, ein Isolierkörper mit rela­ tiv niedriger Dielektrizitätskonstante so angeordnet ist, daß ein Abschnitt des Isolierkörpers zum Inneren des her­ metischen Hüllenabschnitts 1 a hin exponiert ist. Im all­ gemeinen ist das elektrische Feld um die Dreifachverbindung aus Isoliergas, Flansch und isolierendem Abstandsstück ört­ lich konzentriert, und zwar entsprechend der Tatsache, daß die Dielektrizitätskonstante des isolierenden Abstands­ stücks höher ist. Gemäß der Erfindung ist zwischen dem isolierenden Abstandsstück und dem Flansch in der Dich­ tungskonstruktion ein Isolierkörper mit relativ niedriger Dielektrizitätskonstante so angeordnet, daß ein Teil des Isolierkörpers dem Inneren des hermetischen Hüllenab­ schnitts zugewandt ist, wodurch die örtliche Konzentration des elektrischen Felds vermindert werden kann, so daß die Überschlags-Charakteristiken des isolierenden Abstands­ stücks verbessert werden.

Claims (5)

1. Gasisolierte elektrische Vorrichtung gekennzeichnet durch

• - eine hermetisch dichte Hülle, die aus mehreren elek­ trisch leitenden Hüllenabschnitten mit jeweils ge­ flanschten Enden gebildet ist;
• - Befestigungselemente zum Festlegen der geflanschten Enden der Hüllenabschnitte aneinander;
• - einen in der Hülle angeordneten Hochspannungsleiter;
• - ein elektrisch isolierendes Abstandsstück, das den Hochspannungsleiter relativ zur Hülle isolierend haltert und das an seinem Außenrand hermetisch dicht und sicher zwischen den geflanschten Enden der Hüllenabschnitte gehalten ist; und
• - ein in der Hülle befindlichen Isoliergas; sowie
• - einen Isolierkörper, der zwischen wenigstens einem der geflanschten Enden der Hüllenabschnitte (1 a) und einem Umfangsflanschabschnitt des isolierenden Abstandsstücks so angeordnet ist, daß ein Teil des Isolierkörpers zum Inneren des hermetischen Hüllenabschnitts hin exponiert ist, wobei der Isolierkörper aus einem Werkstoff mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante als das isolierende Abstandsstück besteht, so daß eine örtliche Konzentra­ tion des elektrischen Felds vermindert wird.

2. Gasisolierte elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper ein Ring (28) ist, der in einer zwi­ schen dem Flansch (21) des metallischen Hüllenabschnitts (1 a) und dem isolierenden Abstandsstück (22) gebildeten Nut (27) aufgenommen ist (Fig. 3).

3. Gasisolierte elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper ein ringförmiger Isolierkörper (33) ist, der zwischen dem Flansch (31) und dem isolierenden Abstandsstück (32) sandwichartig eingeschlossen ist (Fig. 4).

4. Gasisolierte elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper eine Isolierbeschichtung (47) auf dem Umfangsflanschabschnitt (42 a) des isolierenden Abstands­ stücks (42) ist (Fig. 5).

5. Gasisolierte elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper ein Ringkörper (57) ist, der in einer in dem Umfangsflanschabschnitt (51 a) des isolierenden Ab­ standsstücks (51) ausgebildeten Nut (55) aufgenommen ist (Fig. 6).