DE450456C - Hochspannungsapparat, insbesondere mit OElisolierung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 15. NOVEMBER 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 450456 KLASSE 21 c GRUPPE 36

S _Ί68οΐ VJII/2IC² Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 22. September 1927.

Siemens-Schuckertwerke G.m.b.H.in Berlin-Siemensstadt ).

Hochspannungsapparat, insbesondere mit Ölisolierung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. November 1926 ab.

Bei Ölschaltern für hohe Spannungen, z. B. 100 kV und darüber, pflegt man die Schaltstücke der Strombann mit Strahlungsschirmen oder Kappen zu umhüllen, -die größere Krümmungshalbmesser als die genannten Konstruktionsteile haben. Diese Maßnahme ist erforderlich, um die Feldstärke an den Strahlungskörpern so zu begrenzen, daß weder Überschläge noch Vorentladungen unter Öl auftreten können. Leider kann man

*' Von dem Patentsuclier sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Walther Estorff und Robert Denser in Berlin-Charloitenburg.

durch die Wahl eines größeren Krümmungshalbmessers nicht immer eine Erhöhung der Durchschlagsspannung erreichen, eine gleichbleibende Schlagweite vorausgesetzt. Das hat seinen Grund in der Eigenschaft des starken elektrischen Feldes im Schalter, alle Unreinigkeiten, wie Fasern, Staub u. dgl., an die Stellen höchster Felddichte zu ziehen, wodurch die Elektrodengestalt durch nadelartige ίο Gebilde aus Fremdkörpern gestört wird. Diese Nadeln, die meist infolge von Wassergehalt eine gewisse Leitfähigkeit aufweisen, führen zu örtlichen Feldkonzentrationen, die die Durchschlagsfestigkeit des verwendeten Öles überschreiten können und dann Durchschläge im Schalter herbeiführen. Man könnte diese Durchschläge der Ölschicht vermeiden, wenn es gelänge, erstmal das Öl faser- und staubfrei in den Schalter zu füllen und ferner, was die schwierigere Aufgabe ist, rein zu erhalten. Naturgemäß darf man die ordnungsgemäße Funktion eines derart wichtigen Teiles der Anlage, wie ihn der Ölschalter darstellt, nicht von der Faser- oder Staubfreiheit abhängig machen, sondern man muß die Möglichkeit der Verunreinigungen des Isolieröles bei dem konstruktiven Aufbau des Schalters berücksichtigen.

Es sind dazu schon allgemein Einrichtungen bekannt, die diesem Umstände Rechnung tragen. So hat man ölgefüllte Durchführungen mit mehreren konzentrischen Zwischenwänden aus Isolierstoff versehen, die das Wandern der Fasern an die Oberfläche des Durchführungsbolzens verhindern, wo- die höchste Felddichte herrscht. Eine weitere Lösung ist in der Patentschrift 402 424 angegeben, die allgemein zur Isolierung hochspannungsführender Leiter Anwendung finden kann.

Durch die Erfindung wird das gleiche Problem auf einem anderen Wege gelöst. Es werden im elektrischen Feld dadurch künstliche Stellen erhöhter" Feldliniendichte erzeugt, daß in das elektrische Feld durchbrochene bzw. unterteilte Körper mit anderer Dielektrizitätskonstante als das umgebende Isoliermittel eingebracht werden. Die Fasern und sonstige Unreinigkeiten in dem verwendeten Isoliermittel, z.B. Öl, die sich beispielsweise von der Gefäßwand nach den spannungsführenden Teilen in Richtung der Feldlinien fortbewegen, werden auf diesem Wege an den Stellen erhöhter Feldliniendichte festgehalten (Fasersperre). Haben diese Körper eine größere Dielektrizitätskonstante als das umgebende Isoliermittel, so schnüren sich die Feldlinien an der Oberfläche der Körper zusammen, haben sie eine kleinere Dielektrizitätskonstante, so werden die Feldlinien in den Räumen zwischen den unterteilten Körpern zusammengedrängt. In beiden Fällen entstehen Stellen erhöhter Feldliniendichte in der Umgebung dieser Körper.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.

In Abb. ι ist ein Teil eines ölschalters im Längsschnitt mit den unterteilten Körpern, in Abb. 2 im Querschnitt gezeichnet, während Abb. 3 das Diagramm der Feldstärke bei dieser Anordnung darstellt. Die Abb. 4 bis 6 zeigen andere Ausführungsformen.

In dem mit Öl gefüllten Gefäß 11 ist an der Durchführung 12 das feststehende Schaltstück 13 und an der Traverse 14 das bewegliehe Schaltstück 15 angebracht. Das feststehende Schaltstück 13 ist durch eine Strahlungskappe 16 umschlossen. Zwischen der Gefäßwand 11 und der Kappe 16 sind unterteilte Körper 17 aus einem Werkstoff mit an- derer Dielektrizitätskonstante als das umgebende Isoliermittel, z. B. Öl, eingebracht. Diese Körper bestehen z. B. aus runden Stäben, die durch die Isolierscheibe 18 an dem feststehenden Schaltstück 13 befestigt sind. Diese Stäbe bilden einen die Strahlungskappe 16 umschließenden Käfig. Die der Gefäßwand 11 näher liegenden Stäbe sind etwas länger gehalten als die übrigen, um auch die Schaltertraverse 14 im eingeschalteten Zustand vor Faseransammlungen zu schützen. Die Feldlinien 19, die sich zwischen der Gefäßwand 11 und der Kappe 16 ausbilden, schnüren sich an der Oberfläche der Stäbe 17, wie Abb. 2 zeigt, zusammen.

Der Verlauf der Feldstärke bei dieser Ausführung zwischen der Gefäßwand 11 und der Oberfläche der Strahlungskappe 16 ist in Abb. 3 gezeigt. Ein von der Gefäßwand 11 kommendes Faserteilchen bewegt sich in Richtung der zunehmenden Feldstärke, also auf die Oberfläche der Strahlungskappe 16 zu. Hierbei wird es infolge der erhöhten Feldstärke in der unmittelbaren Umgebung der Stäbe 17 an diese herangezogen und festgehalten. Ein Weiterwandern nach der Strahlungskappe 16 zu ist jedoch nicht möglich, weil die Feldstärke hinter den Stäben 17 wieder abnimmt. Alle Unreinigkeiten des Öles werden sich somit an den Stäben 17 festsetzen. Der spannungsführende Teil selbst, also die Strahlungskappe 16 und die Schaltstücke, bleiben von Fasern frei.

In Abb. 4 sind zwei Gruppen von Stäben als Käfige 20 und 21 um die Strahlungskappe 16 angeordnet, die gegeneinander versetzt sind. Die Verunreinigungen sammeln sich im Zwischenraum zwischen den beiden Käfigen an und können leicht daraus entfernt werden.

Eine andere Ausführungsform der Käfige zeigen die Abb. 5 und 6. Hier bestehen diese

aus metallischen Hohlzylindern, aus deren Mantel parallel zu den Zylinderachsen verlaufende Streifen 22 und 23 herausgebogen sind. Die Streifenenden des äußeren Zylinders 20 zeigen nach innen, die des inneren Zylinders 21 nach außen. Der innere Zylinder 21 ist an seinem oberen Rand mittels der konischen Isolierscheibe 24 an dem Schaltstück 13 befestigt. Mit seinem unteren Rande steckt er in der ebenfalls konischen Isolierscheibe 25. Der äußere Zylinder 20 ist an Isolierringen 26 und 27 befestigt, die sich auf den Isolierscheiben 24 und 25 drehen können. Durch das Verdrehen ist es möglich, den Abstand zwischen den Enden der Lappen 22 und 23 einzustellen und die Felddichte im Zwischenraum zwischen beiden Käfigen zu regeln. Eine Zuwanderung von Fasern o. dgl. nach dem unteren Teil der Strahlungskappe 16 zu wird durch den ringförmigen Teil 28 verhindert.

Die zum Abfangen der Unreinigkeiten des Öles dienenden Fangkörper können statt aus Metall auch aus einem Werkstoff von niedrigem oder von sehr hohem spezifischen Widerstand bestehen. Man kann dazu auch Isoliermaterial verwenden, das gegebenenfalls auch mit einem elektrisch leitenden Belag umgeben werden kann.

Die Erfindung ist in den Ausführungsbeispielen in Anwendung auf Ölschalter beschrieben. Sie läßt sich jedoch auch auf andere in Öl oder Luft angeordnete Hochspannungsapparate, wie Kondensatoren. Transformatoren usw., anwenden.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   ι. Hochspannungsapparat, insbesondere mit Ölisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß in das elektrische Feld durchbrochene bzw. unterteilte Körper mit anderer Dielektrizitätskonstante als das Isoliermittel eingebracht sind, die örtliche Feldverdichtungen bewirken.
2. 2. Hochspannungsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die unterteilten Körper einen die spannungsführenden Teile umschließenden Käfig bilden.
3. 3. Hochspannungsapparat nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterteilten Körper in Richtung der Feldlinien zwei oder mehrere hintereinanderliegende, gegeneinander versetzte Käfige bilden.
4. 4. Hochspannungsapparat nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigstäbe in Ringen befestigt sind, die den spannungsführenden Teil umschließen.
5. 5. Hochspannungsapparat nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig aus einem Hohlzylinder hergestellt ist, aus dessen Mantel Streifen herausgebogen oder geschnitten sind.
6. 6. Hochspannungsapparat nach Anspruch ι bis 3 und 5, gekennzeichnet durch zwei ineinandergesteckte, die spannungsführenden Teile umschließende Zylinder, aus deren Mänteln parallel zur Zylinderachse verlaufende Lappen nach den einander zugekehrten Seiten der Zylindermäntel herausgebogen sind, und daß der eine Zylinder drehbar gegen den andern angeordnet ist.
7. 7. Hochspannungsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die unterteilten Körper aus einem AVerkstofr von hohem spezifischen Widerstand, insbesondere aus Isoliermaterial, bestehen.
8. 8. Hochspannungsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfige aus einem elektrisch leitenden Werkstoff oder aus einem mit einem leitenden Belag überzogenen Isoliermaterial bestehen und von den spannungsführenden Teilen isoliert sind.
9. 9. Hochspannungsapparat nach Anspruch' i, dadurch gekennzeichnet, daß zwisehen dem spannungsführenden Teil und den unterteilten Körpern Strahlungskappen oder Schirme angeordnet sind, die leitend mit den spannungsführenden Teilen verbunden sind und einen größeren Krümmungshalbmesser als diese haben.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.

   HE.ULIN". GFDIit'CKT IN