DE4111260A1 - Bauteil fuer hochspannungsenergieversorgungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil für Hochspannungsenergie­ versorgungsanlagen, das einen Isolierkörper aufweist, der einen an ihm festgelegten, elektrisch leitenden Körper, welcher im eingebauten Zustand des Bauteils elektrisch leitend mit einem Leiter der Hochspannungsenergieversorgungsanlage ver­ bunden ist, elektrisch isoliert, und in den im Abstand von dem elektrisch leitenden Körper eine Elektrode mit einem aus dem Isolierkörper herausgeführten Anschluß eingebettet ist, um den Spannungszustand des elektrisch leitenden Körpers überwachen und/oder die an ihm anliegende Spannung messen zu können.

Zwar muß ein solches Bauteil bei der vor dem Einbau erfolgenden Prüfung der Beanspruchung durch die volle Prüfspannung stand­ halten. Da jedoch nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, daß die zwischen dem elektrisch leitenden Körper und der Elektrode liegende, durch den Isolierkörper gebildete Isolation schadhaft wird, was insbesondere für Isolierkörper gilt, die aus Gießharz bestehen, wird aus Sicherheitsgründen die von der Elektrode zum Überwachungs- oder Meßgerät führende Leitung mit einem andererseits auf Erdpotential liegenden Überspannungsableiter verbunden. Dieser Überspannungsableiter erhöht jedoch nicht nur den Aufwand. Er muß vor einer Prüfung des Bauteils mit der vollen Prüfspannung von der Verbindungs­ leitung abgetrennt werden, weil deren Spannung bei dieser Prüfung meist über dem Wert liegt, auf den der Ansprechwert des Überspannungsableiters eingestellt sein muß. Ferner kann es bei einem Überschlag zwischen dem elektrisch leitenden Körper und der Elektrode zu einer gefährlichen Explosion des Überspannungsableiters kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, das nicht mehr mit den geschilderten Nachteilen behaftet ist. Diese Aufgabe löst ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Durch die erfindungsgemäße Isolierung, die einerseits an der Elektrode und andererseits an dem Material des Isolier­ körpers anliegt, erhält man eine Doppelisolierung der Elek­ trode, die es ermöglicht, auf einen Überspannungsableiter zu verzichten, sofern die Isolierung die erforderliche Span­ nungsfestigkeit hat, also beispielsweise einer Spannung mit dem 1,5-fachen Wert der Nennspannung standhält, was problemlos erreicht werden kann.

Aus Fertigungsgründen, aber auch aus Sicherheitsgründen, ist die Elektrode vorzugsweise vollständig in die Isolierung eingebettet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektrode zusammen mit ihrer Isolierung als eine vorgefertigte Baugruppe ausge­ führt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß die Isolierung geprüft werden kann, ehe die Baugruppe in den Isolierkörper eingebettet wird.

Sofern, wie üblich, der Isolierkörper beispielsweise aus Gieß­ harz gegossen wird, kann man den Anschluß der Elektrode so ausbilden, daß mit seiner Hilfe die Elektrode während des Gießvorgangs positioniert werden kann. Die Positionierung der Baugruppe in der Gießform für den Isolierkörper kann aber beispielsweise dadurch erfolgen, daß man eine Haltevorrichtung an der Isolierung angreifen läßt.

Sofern der Isolierkörper aus Gießharz besteht, ist es vorteil­ haft, für die zusätzliche Isolierung der Elektrode ebenfalls Gießharz vorzusehen, um Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zu vermeiden. Aus dem gleichen Grunde besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform auch die Elektrode aus halbleitendem Gießharz.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Seiten­ ansicht eines Stützers,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Steckerbuchse.

Ein Stützer, der mechanisch eine nicht dargestellte Strom­ schiene einer Hochspannungsenergieversorgungsanlage mit einem metallischen, auf Erdpotential liegender Träger verbindet, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um die Gehäusewand 1 eines Gerätes handelt, und der außerdem die Stromschiene gegenüber der Gehäusewand 1 isoliert, weist einen im wesent­ lichen zylindrischen Isolierkörper 2 aus Gießharz auf, an dessen Außenmantelfläche in axialem Abstand voneinander in bekannter Weise Ringe angeformt sind.

Um den Spannungszustand der Stromschiene überwachen und die Spannung der Stromschiene messen zu können, ist nahe der der Anlage der Stromschiene dienenden einen Stirnfläche 3 des Isolierkörpers 2 in diesen ein im wesentlichen zylindrischer, elektrisch leitender Körper 4 eingebettet, und zwar derart, daß seine Längsachse in der Längsachse des Isolierkörpers 2 liegt. Parallel zu dieser Längsachse und in gleichem ra­ dialem Abstand von ihr angeordnete Gewindebuchsen 5 sind mit ihrem einen Endabschnitt in den elektrisch isolierenden Körper 4 eingebettet und schließen mit der Stirnfläche des anderen Endabschnittes bündig mit der Stirnfläche 3 des Isolierkörpers 2 ab. Über diese Gewindebuchsen erfolgt die galvanische Ver­ bindung des elektrisch isolierenden Körpers 4 mit der Strom­ schiene.

Das der anderen, an der Gehäusewand 1 anliegenden Stirnfläche 6 des Isolierkörpers 2 zugekehrte Ende ist kugelkalottenförmig. Die gleiche Form hat das dem elektrisch leitenden Körper 4 zugekehrte Ende einer Elektrode 7, die, abgesehen von einem Verbindungsfuß 8, eine zylindrische Form hat und in der Längs­ achse des Isolierkörpers 2 zwischen dem elektrisch isolierenden Körper 4 und der Stirnfläche 6 angeordnet ist. Die Elektrode 7 und ihr Verbindungsfuß 8, der radial gegenüber der Längsachse des Isolierkörpers 2 nach außen versetzt im Abstand von der Stirnfläche 6 endet, bestehen aus halbleitendem Gießharz.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Elektrode 7 vollständig mit Aus­ nahme des Verbindungsfußes 8 in eine Isolierung 9 eingebettet, die aus demselben Gießharz wie der Isolierkörper 2 besteht. Im Bereich des gegen den elektrisch leitenden Körper 4 wei­ senden, kalottenförmigen Endes ist die Schichtdicke der Iso­ lierung 9 im Ausführungsbeispiel etwas größer als im Bereich der Mantelfläche. Sie ist jedoch überall so groß gewählt, daß sie einer Prüfspannung in Höhe der 1,5fachen Nennspannung sicher standhält.

Die Elektrode 7 mit ihrem Verbindungsfuß 8 und ihrer Isolierung 9 wird als vorgefertigte Baugruppe hergestellt und geprüft.

Zur Festlegung dieser Baugruppe in der Gießform bei der die Einbettung in den Isolierkörper ergebenden Herstellung desselben wird die Baugruppe mit Hilfe des Verbindungsfußes 8 positioniert, in den parallel zur Längsachse der Elektrode 7 liegend eine metallische Steckerbuchse 10 eingebettet ist, die zur Stirnfläche 6 hin offen ist. Mit dieser Steckerbuchse 10 ist während des Gießens des Isolierkörpers 2 eine Halte­ vorrichtung verbunden. Mittels dieser Haltevorrichtung wird im Isolierkörper 2 ein gleichachsig zu der Steckerbuchse 10 angeordneter und sich von dieser bis zur Stirnfläche 6 hin konisch erweiternder Kanal 11 gebildet, welcher im betriebs­ bereiten Zustand des Stützers mittels eines Dichtungskörpers eines Steckers 12, der in die Steckerbuchse 10 eingesetzt werden kann, elektrisch dicht verschlossen wird.

Der axiale Abstand zwischen dem elektrisch leitenden Körper 4 und der Isolierung 9 ist so bemessen, daß die Isolierstrecke der vollen Prüfspannung standhält. Sollte diese Isolierstrecke schadhaft werden, dann ist dennoch die Isolierung 9 voll wirksam.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Steckerbuchse für einen Kabelstecker. Diese Steckerbuchse weist einen aus Gießharz bestehenden Isolier­ körper 102 auf, der im montierten Zustand der Steckerbuchse mit seiner einen Stirnfläche 103 an der Innenseite einer me­ tallischen Gehäusewand 101 befestigt ist.

In den von der Stirnfläche 103 entfernten Endabschnitt des Isolierkörpers 102 ist eine metallische Kontaktbuchse 104 eingebettet, mit der eine nicht dargestellte Stromschiene eines Hochspannungsenergieversorgungssystemes verbindbar ist. An das zur Stirnfläche 103 hin offene Ende der Kontaktbuchse 104 schließt sich konzentrisch ein vom Isolierkörper 102 gebil­ deter Kanal 113 an, der sich zur Stirnfläche 103 hin konisch erweitert und auf eine an den maximalen Durchmesser des Kanals 113 angepaßte Öffnung in der Gehäusewand 101 ausgerichtet ist. Wenn ein in bekannter Weise ausgebildeter und daher im einzelnen nicht erläuterter Kabelstecker 114 in die Stecker­ buchse eingesetzt ist und dabei die Kontaktbuchse 104 kontak­ tiert, verschließt ein Dichtungskörper 115 des Kabelsteckers 114 den Kanal 113 elektrisch dicht.

Das im Durchmesser kleinere Ende des Kanals 113 umgibt kon­ zentrisch eine vollständig in den Isolierkörper 102 eingebet­ tete, aus halbleitendem Gießharz bestehende Koppelelektrode 116, die über angeformte Verbindungsarme 117 mit einer Hülse 118 verbunden ist, welche an der Außenmantelfläche der Kon­ taktbuchse 104 anliegt.

Etwa in der Mitte zwischen der Koppelelektrode 116 und der Stirnfläche 103 ist in den Isolierkörper 102 eine ringförmige Baugruppe konzentrisch zum Kanal 113 eingebettet. Diese Bau­ gruppe besteht aus einer ringförmigen Elektrode 107 mit einem sich radial nach außen erstreckenden Verbindungsfuß 108 sowie einer die Elektrode 107 und den Verbindungsfuß 108 vollständig umhüllenden Isolierung 109. Letztere besteht aus demselben Gießharz wie der Isolierkörper 102, und die Elektrode 107 sowie ihr Verbindungsfuß 108 bestehen aus halbleitendem Gieß­ harz. Die Elektrode 107 ist deshalb doppelt isoliert gegenüber der Koppelelektrode 116, weshalb auch bei dieser Steckerbuchse die von der Elektrode 107 zu einem Überwachungs- oder Anzeige­ gerät führende Verbindungsleitung 119 nicht an einen Über­ spannungsableiter angeschlossen sein muß.

In den Verbindungsfuß 108 ist parallel zur Längsachse des Isolierkörpers 102 verlaufend eine Steckbuchse 110 eingebettet die, soweit sie aus der Elektrode 107 herausragt, in die Iso­ lierung 109 eingebettet ist. An die Steckbuchse 110 schließt sich ein im Isolierkörper 102 ausgesparter Kanal 111 an, der sich bis zu der an der Gehäusewand 101 anliegenden Stirnfläche 103 des Isolierkörpers 102 erstreckt und sich zu dieser Stirn­ fläche 103 hin konisch erweitert. Wie bei dem Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1 kann dieser Kanal 111 von einem Stecker 112, der die Steckbuchse 110 kontaktiert, elektrisch dicht verschlossen werden. Der Stecker 112 ist an das eine Ende der Verbindungsleitung 119 angeschlossen.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims (8)

1. Bauteil für Hochspannungsenergieversorgungsanlagen, das einen Isolierkörper aufweist, der einen an ihm festgelegten, elektrisch leitenden Körper, welcher im eingebauten Zustand des Bauteil elektrisch leitend mit einem Leiter der Hoch­ spannungsenergieversorgungsanlage verbunden ist, elektrisch isoliert, und in den im Abstand vom elektrisch leitenden Körper eine Elektrode mit einem aus dem Isolierkörper heraus­ geführten Anschluß eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (7; 107) zumindest auf der dem elektrisch leitenden Körper (4; 116) zugekehrten Seite mit einer einer­ seits an ihr und andererseits am Material des Isolierkör­ pers (2; 102) anliegenden Isolierung (9; 109) versehen ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (7; 107) vollständig in die Isolierung (9; 109) eingebettet ist.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (7; 107) zusammen mit ihrer Isolierung (9; 109) als vorgefertigte Baugruppe ausgebildet ist.

4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Isolierkörper (2; 102) aus Gießharz be­ steht.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierung (9; 109) aus Gießharz, vor­ zugsweise demselben Gießharz wie der Isolierkörper (2; 102), besteht.

6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektrode (7; 107) und/oder der elektrisch leitende Körper (4; 116, 117, 118) aus halbleitendem Gießharz besteht.

7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannungsfestigkeit der zwischen dem elektrisch leitenden Körper (4; 116) und der Isolierung (9; 109) der Elektrode (7; 107) liegenden Materialpartie des Isolierkörpers (2; 102) zumindest den für die volle Prüfspannung erforderlichen Wert hat.

8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsfestigkeit der Isolierung (9; 109) zumindest die für den 1,5fachen Wert der Nennspannung erforderliche Größe hat.