DE4039340C2 - Stützisolator für gasisolierte Schaltanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stützisolator für in gasisolierten Schaltanlagen eingesetzte Betriebsmittel nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Aufgrund der guten Isolationseigenschaften der bekannten Isoliergase, z. B. von SF6, ist es bei den genannten Schaltanlagen möglich, die Abstände zwischen den spannungsführenden Teilen und gegen das Erdpotential vergleichsweise kleinzuhalten. Diese Eigenschaft wurde dazu genutzt, zur Befestigung der Leiter der drei Phasen ein gemeinsames Isolierteil anstelle von drei einzelnen Stützern oder Durchführungen einzusetzen. Bisher sind flache oder gar plattenförmige Teile aus einem geeigneten Werkstoff bekannt geworden, die bspw. als gemeinsame Durchführungsplatte zwischen zwei Schaltfeldern für die Sammelschienen oder auch für die Verbindungsleitungen zwischen den Sammelschienen und den Schaltgeräten im Abzweig eines jeden Feldes eingesetzt sind.

Aus der FR 20 90 376 ist ein Sockel aus Isoliermaterial bekannt, der aus mehreren Längs- und Querstreben besteht, die hohle Vorsprünge zum Befestigen elektrischer Geräte aufweisen.

In der DE 29 10 349 A1 ist ein dreipoliger Isolierblock angegeben, in den phasenweise Steckbuchsen zum Anschluss von Kabelsteckern eingeformt sind. Der Isolierblock ist dabei als Formteil mit einem angeformten, umlaufenden Flanschring und drei für kegelstumpfförmige Steckbuchsen zum Anschluss von Steckern mit Außenkonus ausgebildeten Hohlräumen ausgeführt. Bei einer zweiten Ausführungsform umschließt der Flanschring drei kegelförmige, je einen Durchführungsstift haltende Aufnahmekontakte für Stecker mit Innenkonus. In beiden Fällen ist im Gerüst der Schaltanlage ein Rahmen zum Einbau des bekannten Isolierblocks vorgesehen, an dem der Flanschring an allen vier Seiten verschraubt wird. Neben der verhältnismäßig aufwendigen Rahmenausführung ist bei der Montage ein großer Zeitaufwand für die Anbringung der zahlreichen Schraubverbindungen erforderlich.

Im Kurzschlussfall unterliegen die einzeln an den Flanschring angeformten Steckbuchsen bzw. Aufnahmekontakte Biegebelastungen, die bei den kleinen Phasenmittenabständen zu beträchtlichen Beanspruchungen des Werkstoffs führen.

Darüberhinaus wird bei der bekannten Konstruktion die Grundplatte ebenfalls in Biegerichtung hoch beansprucht. Zur Aufnahme dieser Belastung dient der Rahmen im Gerüst als Verstärkung für den Flanschring des Isolierkörpers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stützisolator der bekannten Art so auszubilden, dass er Kurzschlussbelastungen ohne Unterstützung durch Teile des Rahmens beherrscht und darüberhinaus eine einfache, zeitsparende Montage als Bestandteil eines Betriebsmittels, insbesondere eines Schaltgerätes zulässt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Stützisolator der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs angegeben.

Die vorgesehene Ausbildung als ein einheitlicher, durchgehender Hohlkörper verleiht dem Stützisolator eine sehr große Biegefestigkeit quer zur Richtung der Phasenebenen. Dadurch gelingt es in vorteilhafter Weise, die Befestigung desselben an den Teilen des Rahmens der Schaltanlage nur an den beiden Stirnwänden durch eine einfache Verschraubung vorzunehmen. Bei der Verwendung von einzelnen Stützern pro Phase oder von einem in nur geringen Maße biegefesten dreipoligen Isolierteil wäre es erforderlich, in der Querrichtung den Rahmen durch zusätzliche Profilteile, z. B. durch sogenannte Isolatorenträger zu ergänzen.

Der erfindungsgemäße Isolator lässt sich besonders vorteilhaft bei Schaltgeräten, z. B. bei Last- oder Erdungsschaltern für gasisolierte Schaltanlagen einsetzen. Die Ausbildung als Hohlkörper ermöglicht dabei eine Formgebung der Deckflächen, die zusammen mit einer entsprechenden Ausbildung der aktiven Teile, z. B. der Anschlussstücke, deren lagerichtige Vormontage zulässt. Dabei lässt sich eine zeitsparende endgültige Positionierung des aktiven Teils bei der Endmontage anschließen, ohne Eingriffe im Inneren des Hohlraums vornehmen zu müssen. Die Gestaltung der Teile kann dabei so erfolgen, dass zusätzlich eine Ableitung an das Anschlussstück befestigt werden kann, ohne an dem Stützisolator oder innerhalb desselben etwas verändern zu müssen.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungsidee sind in den Unteransprüchen enthalten.

Aus den folgenden Zeichnungen lässt sich die Erfindung verständlich erläutern.

Es zeigt:

Fig. 1: Dreipoliger Stützisolator im Aufriss, teilweise im Längsschnitt,

Fig. 2: Querschnitt A-B zu Fig. 1,

Fig. 3: Draufsicht auf den Stützisolator,

Fig. 4: Einzelheit der Befestigung des Stützisolators nach Schnitt E-F,

Fig. 5: Einbau der Stützisolatoren in einen Lastschalter,

Fig. 6 Befestigung eines Anschlussstückes des Lastschalters an den Stützisolator und Anschluss einer Ableitung, Schnitt G-H zur Fig. 7,

Fig. 7 Befestigung eines Anschlussstücks des Lastschalters an den Stützisolator und

Fig. 8 Schnitt J-K zu Fig. 7.

Den Fig. 1, 2 und 3 ist zu entnehmen, dass der erfindungsgemäße Stützisolator ein quer zu den Ebenen der drei Phasen verlaufender gestreckter Hohlkörper ist, der von zwei Seitenwänden 4 und 5 begrenzt und an den Stirnseiten durch die beiden Stirnwände 2 und 3 abgeschlossen ist. Nach oben, gegen den Anschluss der hochspannungsseitigen Bauteile der Schaltanlage, ist die Decke 6 angeordnet, aus der drei Deckflächen 7 herausragen, auf denen in der Schaltanlage aktive Teile montiert werden. An den Stirnwänden befinden sich die Außenflächen 8, in denen Bohrungen 9a für die Befestigung an Rahmenteilen der Schaltanlage vorgesehen sind. In den im vorliegendem Fall kreisrunden Deckflächen 7 sind jeweils drei Bohrungen 9b vorgesehen, die die Decke 6 durchstoßen und in der Gegenfläche 17 münden. Letztere ist ebenfalls kreisrund und von einem Rand 14 umgeben, der die Gegenfläche 17 zumindest an Teilen des Umfangs umgibt.

Der erfindungsgemäße Stützisolator kann in geeigneten Formeinrichtungen als Gießteil oder als Press- oder Spritzpressteil hergestellt werden. Als Werkstoffe kommen vorzugsweise geeignet aufbereitetes Epoxidharz, duroplastische Pressmassen oder thermoplastische Isolierstoffe wie thermoplastisches Polyesterharz oder Polyamid in Frage.

Zur Befestigung des Stützisolators 1 mit dem Rahmen 20 sind nach Fig. 4 an den Stirnwänden 2 und 3 in Höhe der Außenfläche 8 Metallplatten 11 vorgesehen. Zu deren Vormontage ist in der Symmetrieachse der Stirnwände 2 und 3 gemäß Fig. 4 je ein Halteteil 12 mit einer Nase 13 eingeformt. Die mit zu den Bohrungen 9a korrespondierenden Gewindelöchern versehene Platte 11 wird in der Vormontage von unten her in den Raum hinter der Anschlussfläche 8 eingeführt. Dazu ist das Halteteil 12 mit einer Schrägfläche 19 versehen, die beim Einführen der Platte 11 zur Seite gedrückt wird. Nach Erreichen der eingeschobenen Position schnappt das Halteteil 12 in seine ursprüngliche Lage und der Zahn 13 verhindert nun ein Herausfallen der Platte 11.

Aus der Fig. 3 ist zu erkennen, dass die drei Bohrungen 9b einer jeden Deckfläche 7 im Dreieck angeordnet sind. Dabei dienen nach den Fig. 6, 7 und 8 zwei der Bohrungen 9b zur Fixierung und Befestigung eines aktiven Teiles, z. B. eines Anschlussstücks 21. Dieses Anschlussstück 21 hat in Höhe der äußeren Bohrungen 9b Führungswarzen 15, die die Lage des Anschlussstücks 21 auf der jeweiligen Deckfläche 7 sichern und von denen zumindestens eine Bohrung 9b auch noch zum Durchtritt einer Schraube 18a eingesetzt werden kann. Diese Schraube befestigt das Anschlussstück 21 an der Gegenplatte 16, die gegen seitliche Verschiebung an der Gegenfläche 17 mittels des umlaufenden Randes 14 gesichert ist. Nach Anbringen der Schraube 18a ist das Anschlusstück 21 jeweils auf dem Stützisolator 1 eindeutig fixiert. Nach dem Zusammenbau des gesamten Schaltgerätes, bspw. in Fig. 5, und Einbau desselben in eine gasisolierte Schaltanlage ist nun die Anbringung einer Anschlussschiene 22 mittels der Schraube 18b unter Verwendung der schon fixierten Gegenplatte 16 an das Anschlussstück 21 möglich. Dabei ist für den Monteur kein Eingriff innerhalb des Isolators erforderlich.

Fig. 5 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Stützisolatoren 1 in einem für den Einbau in gasisolierte Schaltanlagen vorgesehenen dreipoligen Lastschalter. In der schon beschriebenen Weise sind dabei die drei Anschlusstücke 21 auf dem oberen Isolator 1 vormontiert, während der untere Isolator mit Drehpunktkontakten 23 versehen ist. Dabei wird vor dem Zusammenbau jeder Drehpunktkontakt 23 mittels einer aus dem Inneren des Stützisolators heraus wirkenden Schraube 18c fixiert. Die dabei eingesetzte Gegenplatte 16 ist wiederum mittels des Randes 14 drehgesichert und hat im vorliegendem Fall keine Gewindebohrungen, sondern ein Durchgangsloch für die Schraube 18c. Aufgrund des Aufbaues des Lastschalters ist es hier möglich, durch den hohlen Isolator an den Kopf der Schraube 18c heranzukommen und im zusammengebauten Zustand des Schalters eine Ausrichtung der drei Drehpunktkontakte 23 vorzunehmen. Die Befestigung der beiden Stützisolatoren 10 erfolgt wie aus den Einzelheiten in Fig. 4 ersichtlich, lediglich an entsprechend vorbereiteten seitlichen Wänden des Rahmens 20. Die dort angebrachten Blechwände sind so wenig biegesteif, dass geringfügige Unterschiede in der Breite des Stützisolators 1 und des Rahmens 20 durch eine leichte Verformung des Rahmens 20 ausgeglichen werden kann. Die Schrauben 18d, zwei Stück auf jeder Seite eines Stützisolators 1, verleihen den Stützisolatoren und den darauf aufgebauten Strombahnen des Lastschalters einen ausreichenden Halt und sichern deren Formstabilität auch im Kurzschlussfall.

Die erfindungsgemäßen Stützisolatoren 1 können selbstverständlich auch an anderen Stellen der Schaltanlage, z. B. als Sammelschienenträger oder in etwas abgewandelter Form als Träger von Kabelsteckkontakten eingesetzt werden.

Beim Zusammenbau eines Lastschalters entsprechend Fig. 5 ist folgende Arbeitsfolge vorgesehen:

• 1. Vorbereitung der Stützisolatoren 1 durch Einlegen der Platten 11 an den Stirnwänden 2 und 3,
• 2. Anbringung der drei Anschlussstücke 21 auf dem ersten Isolator 1 und der Drehpunktekontakte 23 auf dem zweiten Isolator 1,
• 3. Befestigen der vormontierten Stützisolatoren 1 mit dem Rahmen 20 mittels der Schrauben 18d, wobei der Rahmen 20 vorher mit dem Antrieb des Lastschalters zusammengebaut wurde,
• 4. Aufbau der Strombahnen des Lastschalters und Funktionsprüfung; dabei Ausrichten der Drehpunktkontakte 23 durch Lockern und wieder Festziehen der Schrauben 18c,
• 5. Einbau des vorgeprüften Lastschalters in eine Schaltanlage und Anschluss der Ableitungsschienen 22.

Aufgrund der Dielektrizitätskonstanten des Isoliergases und des für die Stützisolatoren verwendeten Isolierstoffes kann es auch vor allen Dingen bei größeren Nennspannungen erfoderlich sein, den Stützisolator innen und außen mit einer oder mehreren Rippen zu versehen, die so ausgerichtet sind, dass die elektrische Feldstärke zwischen den Leitern der drei Phasen herabgesetzt wird.

Claims (16)

1. Stützisolator für in gasisolierten Schaltanlagen eingesetzte Betriebsmittel, der als ein mehrpoliger, insbesondere dreipoliger, aus Isolierstoff geformter Körper hergestellt ist, und bei dem Mittel zur phasenweisen Anbringung von aktiven Teilen der Leitungsführung an der Hochspannungsseite sowie Vorkehrungen zur Befestigung des Isolators an geerdeten Teilen der Schaltanlage vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützisolator (1) als ein einheitlicher Hohlkörper ausgebildet ist, der an den zwei Schmalseiten von mit Vorkehrungen für die Befestigung innerhalb der Schaltanlage versehenen Stirnwänden (2, 3), an den Längsseiten von Seitenwänden (4, 5) und von einer Decke (6) begrenzt ist, aus der pro Phase eine Deckfläche (7) hervortritt, welcher im Inneren eine Gegenfläche (17) gegenübersteht, wobei die Flächen (7, 17) derart ausgebildet sind, dass sie in Verbindung mit der Gestaltung eines anzuschließenden aktiven Teils dessen lagerichtigen Anbau am Stützisolator (1) ermöglichen.

2. Stützisolator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwände (2, 3) je eine zueinander parallele Außenfläche (8), die mit wenigstens einer Bohrung (9a) durchsetzt ist, aufweisen.

3. Stützisolator nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stirnwand (2, 3) durch eine Platte (11) hinterlegt ist, die zu den Bohrungen (9a) korrespondierende Gewindelöcher (10a) aufweist.

4. Stützisolator nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (11) durch geeignet ausgebildete Innenkonturen der Stirnwand (2, 3) lagerichtig fixiert und gesichert ist.

5. Stützisolator nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Innenseite der Stirnwand (2, 3) angeformtes Halteteil (12) mit einer Nase (13) gegenüber der von der offenen Seite des Hohlkörpers eingeführten Platte (11) bei deren Einbau elastisch ausweicht und in deren Endlage die Platte (11) in ihrer Endlage sichert.

6. Stützisolator nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Stirnwand (2, 3) zwei Bohrungen (9a) vorgesehen sind, in deren Zwischenraum sich das Halteteil (12) befindet.

7. Stützisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Deckfläche (7) von mehrenen, vorzugsweise drei Bohrungen (9b) durchdrungen ist, die zur Lagesicherung eines aktiven Teils und zu dessen Befestigung dienen.

8. Stützisolator nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckfläche (7) an der Innenseite des Hohlkörpers eine etwa gleichgroße Gegenfläche (17) gegenübersteht, aus der die Bohrungen (9b) austreten und die von einem vorzugsweise kreisrunden Rand (14) eingeschlossen ist.

9. Stützisolator nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung eines Anschlussstückes (21) eines Schaltgerätes dessen vorstehende Führungswarzen (15) vorzugsweise durch zwei der Bohrungen (9b) geführt sind und die durch wenigstens eine dieser Bohrungen (9b) mit einer durch den Rand (14) zentrierten Gegenplatte (16) verschraubt sind.

10. Stützisolator nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf der zur Verschraubung eingesetzten Schraube (18a) im aktiven Teil (21) versenkt ist und dass eine Anschlussschiene (22) mittels einer weiteren Schraube (18b) an der Gegenplatte (16) befestigt ist.

11. Stützisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Decke (6) und den Seitenwänden (4, 5) auf der Außenseite und/oder auf der Innenseite Rippen zur Verlängerung des Kriechwegs angeordnet sind.

12. Stützisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zu dessen Herstellung ein Gieß-, Spritzgieß- oder Pressverfahren angewendet ist.

13. Stützisolator nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützisolator (1) aus Gießharz besteht.

14. Stützisolator nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützisolator aus einem hoch beanspruchbaren Thermoplast besteht.

15. Dreipoliger Lastschalter für den Einbau in gasisolierte Schaltanlagen mit zwei Stützisolatoren nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stützisolatoren (1) mit Teilen des den Schalterantrieb aufnehmenden Rahmens (20) verschraubt sind nachdem an dem ersten Stützisolator (1) vormontierte Anschlussstücke (21) und an den zweiten Stützisolator (1) vormontierte Drehpunktkontakte (23) befestigt sind.

16. Verfahren zum Einbau von Stützisolatoren nach Patentanspruch 15 in einen dreipoligen Lastschalter, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) jeder Stützisolator (1) ist an den Stirnwänden (2, 3) mit einer Platte (11) versehen,
• b) auf jeder Deckfläche (7) des ersten Stützisolators (1) ist mittels einer Schraube (18a) und einer Gegenplatte (16) jeweils ein durch Führungswarzen (15) lagegesichertes Anschlussstück (21) verschraubt,
• c) auf jeder Deckfläche (7) des zweiten Stützisolators (1) ist mittels einer Schraube (18c) und einer Gegenplatte (16) jeweils ein durch Führungswarzen (15) lagegesicherter Drehpunktkontakt (23) verschraubt,
• d) die beiden vorbereiteten Stützisolatoren (1) sind mittels Schrauben (18d) stirnseitig an die Seitenfläche des Rahmens (20) befestigt, und
• e) nach Vervollständigung des Lastschalters und dessen Einbau in die gasisolierte Schaltanlage erfolgt am Stützisolator (1) die Verschraubung der Anschlussschienen (22) mittels der Schrauben (18b).