DE69834155T2

DE69834155T2 - Elektrische Anschlussvorrichtung zwischen zwei Gas isolierten Hochspannungszellen

Info

Publication number: DE69834155T2
Application number: DE69834155T
Authority: DE
Inventors: Gabriel Balsarin; Nicolas Puget; Joseph Marzocca
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2018-06-24
Also published as: ES2259200T3; RU2206161C2; FR2766019A1; EP0891013B1; ID20985A; CN1209670A; AU7509198A; EP0891013A1; NO983041L; DE69834155D1; NO983041D0; FR2766019B1; CN1159821C; AU728925B2; NO314327B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Verbindung von zwei Schaltzellen eines elektrischen Hochspannungs-Schaltgeräts, welche Anordnung in zwei gasdichte, mit einem Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid gefüllte Metallgefäße eingesetzt ist und

– einen Verbindungskontakt, der an seinen einander gegenüberliegenden Enden mit zwei Einsätzen aus einem Leitermaterial zusammenwirkt, welche Einsätze in Isolierstoff-Durchführungen eingeformt sind, die gasdicht in zwei einander gegenüberliegenden, in den Metallwänden der beiden Gefäße ausgebildeten Öffnungen befestigt sind,
– eine Isolierstoffhülse aus einem Weichelastomer, die den Verbindungskontakt und die Anschlusseinsätze koaxial umgibt und zwei konische Endabschnitte aufweist, die sich an der entsprechend geformten Innenfläche der jeweiligen Durchführung abstützen,
– sowie Mittel zur Versteifung der Isolierstoffhülse im Bereich des Übergangs zwischen dem Verbindungskontakt und den Einsätzen umfasst, um interne elektrische Durchschläge zu verhindern.

Eine bekannte Anordnung der genannten Art ist in den Druckschriften FR-A1362 997, EP-A-199 249, EP-A-199 208 und EP-A-520 933 beschrieben. Der Verbindungskontakt ist entweder als mit den Anschlusseinsätzen verbundener länglicher Rohrkörper oder als im Mittelbereich angeordnete Anordnung aus Kontaktstiften und Kontaktbuchsen ausgebildet. Die Hülse aus Weichelastomer kann. durch ein leitendes Metallrohr versteift werden, das koaxial um den Verbindungskontakt herum angeordnet ist. Ein solcher bekannter Aufbau eignet sich gut für zwei Schaltzellen mit genau fluchtenden Anschlusseinsätzen, wodurch sehr enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen. Bei ungenauer Axialfluchtung der Einsätze und Durchführungen wirken mechanische Kräfte auf die elektrische Verbindung, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der Verbindungsanordnung führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Anordnung zur Verbindung von zwei Hochspannungs-Schaltzellen mit hoher dielektrischer Festigkeit zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskontakt aus einem biegesteifen, aus einem Leitermaterial bestehenden Mittelbolzen mit einer axialen Länge, die annähernd dem Abstand zwischen den beiden Schaltzellen entspricht, sowie aus zwei Kontaktzangen besteht, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Kontaktbolzens gelenkig befestigt sind und sich über die gesamte Länge der konischen Endabschnitte der Hülse sowie der Versteifungsmittel erstrecken.
Nach einer besonderen Ausgestaltung umfassen die Versteifungsmittel einen Innenkern, auf den die Isolierstoffhülse aus Weichelastomer aufgegossen ist, wobei der Kern aus einem Leitermaterial besteht, das eine größere Härte aufweist als das Material der Hülse. In dem den Bolzen des Verbindungskontakts umgebenden Mittelabschnitt weist der Kern eine geringere Dicke auf, um die Elastizität der Hülse bei ungenauer Axialfluchtung der Einsätze zu gewährleisten.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung werden die Versteifungsmittel dadurch gebildet, dass die zylindrischen Kontaktzangen ohne Radialspiel passgenau in die Innenfläche der Hülse eingesetzt sind, wobei diese Innenfläche mit einem leitenden Farbanstrich versehen ist, um eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes zu gewährleisten. Die beiden Kontaktzangen sind an Kugelauflagen angelenkt, die an den Enden des Mittelbolzens des Verbindungskontakts ausgebildet sind.
Drei Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen beispielhaft dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung;
2 eine zu 1 analoge Ansicht einer Ausführungsvariante;
3 eine andere Ausführungsvariante.
1 zeigt eine vollisolierte Verbindungsanordnung 10 mit gerichtetem Feld, die zwischen zwei Schaltzellen eines elektrischen Hochspannungs-Schaltgeräts angeordnet ist.
Der aktive Teil jeder Schaltzelle ist in einem gasdichten Metallgefäß angeordnet, das mit einem Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid SF6 gefüllt ist. Die Anschlussverbindung erfolgt an den Gefäßseiten durch die zwei Metallwände 12, 14 hindurch und muss gasdicht ausgeführt sein, um ein Entweichen des Gases zu verhindern. Die Verbindungsanordnung 10 umfasst einen beweglichen Verbindungskontakt 16, der in drei Abschnitte unterteilt ist und einen biegesteifen, leitenden Mittelbolzen 18 umfasst, an dessen gegenüberliegenden Enden zwei Kontaktzangen 20, 22 befestigt sind. Der bewegliche Kontakt 16 ist in einer Hülse 24 aus einem Weichelastomer angeordnet, die in einpolig oder dreipolig ausgeführte Hohldurchführungen 26, 28 aus Epoxydharz eingepasst ist. Die Elastomerhülse 24 umfasst zwei, in die Durchführungen 26, 28 eingesetzte konische Endabschnitte und einen Verbindungs-Zwischenabschnitt mit geringerem Querschnitt.
Die Durchführungen 26, 28 sind an den Wänden 12, 14 der zugeordneten Gefäße entweder mit Hilfe von mehreren Schrauben oder mit einer Mutter 30 befestigt. Die Dichtigkeit der Verbindung an jedem Gefäß wird durch einen auf das Gefäß gepressten Dichtring 32 gewährleistet.
In jede Durchführung ist ein Leitereinsatz 34, 36 eingeformt, der die elektrische Verbindung zwischen dem beweglichen Kontakt 16 und der Sammelschiene der benachbarten Schaltzellen gewährleistet und vom Nennstrom durchflossen wird. Jeder Einsatz 34, 36 weist einen Kontakt mit abgeschrägtem Endstück auf, der ein Eingreifen in die Kontaktzange erleichtert, auch wenn die beiden Schaltzellen nicht genau miteinander fluchten.
Die Durchführungen 26, 28 können in das Gießharz eingelassene Metallschirme aufweisen, um bei Stromdurchfluss die Verteilung des elektrischen Feldes zu verbessern.
Um elektrische Durchschläge an der Verbindungsanordnung 10 zu verhindern, werden die konischen Abschnitte der Hülse 24 im Bereich der Verbindungsstelle 38 durch die Durchführungen 26, 28 zusammengepresst. Zu diesem Zweck muss die Hülse 24 mit Versteifungsmitteln verstärkt werden, die über die Länge der in die Durchführungen 26, 28 eingreifenden Abschnitte auf den Innendurchmesser wirken.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die mechanische Festigkeit dadurch erreicht, dass die aus einem Weichelastomer bestehende Hülse 24 auf einen Kern 40 aufgegossen ist, der aus einem härteren Elastomer besteht. Der Kern 40 weist in seinem Mittelabschnitt eine geringere Wandstärke auf, um die Elastizität der Anordnung aufrechtzuerhalten.
Das Elastomer für die Hülse 24 ist ein Isolierstoff, während für den Kern 40 ein leitendes Elastomer verwendet wird. Über einen auf der zylindrischen Seitenfläche des Mittelbolzens 18 aufliegenden ringförmigen Vorsprung 42 befindet sich der Leiterbolzen 18 des Verbindungskontakts 16 auf dem gleichen Potential wie der Kern 40.
Die Länge dieses Mittelteils 18 entspricht annähernd der Länge des Verbindungs-Zwischenteils der Hülse 24.
Auf der Außenseite des Verbindungs-Zwischenabschnitts der Hülse 24 ist eine an Masse liegende halbleitende Schicht 44 aufgebracht oder aufgegossen, so dass eine Anordnung mit gerichtetem Feld gebildet wird, die gegenüber äußeren Störfeldern unempfindlich ist.
Die beiden Kontaktzangen 20, 22 des beweglichen Kontakts 16 sind gelenkig mit den Enden des Bolzens 18 verbunden, so dass sie sich bei ungenauer Fluchtung der beiden Schaltzellen verschieben können.
Bei der Ausführung gemäß 2 werden die Mittel zur Versteifung der Hülse 24 durch die zylindrischen Kontaktzangen 20, 22 gebildet, die ohne Radialspiel in den Innendurchmesser der Hülse 24 eingepasst sind. Die beiden als Kontakttulpen ausgebildeten Zangen 20, 22 sind vorteilhaft auf Kugelauflagen 46, 48 montiert, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Leiterbolzens 18 des beweglichen Kontakts 16 ausgebildet sind.
Bei dem in Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Innenfläche der Hülse 24 mit einem leitenden Farbanstrich 50 versehen, der bei Stromfluss über den beweglichen Verbindungskontakt 16 eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes erlaubt.
Bei den beiden in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen erstreckt sich der biegesteife Mittelabschnitt 18 des Verbindungskontakts 16 über eine Länge, die annähernd dem Abstand zwischen den beiden Schaltzellen entspricht.
Bei der Ausführung gemäß 3 wird die Hülse 24 mit Hilfe eines Rohres 54, 56 aus einem Isolierstoff oder einem auf Phasenpotential liegenden Leiterwerkstoff versteift, welches Rohr auf beiden Seiten der Hülse 24 in den Elastomerkörper eingegossen oder eingesetzt ist.

Claims

Anordnung zur elektrischen Verbindung von zwei Schaltzellen eines elektrischen Hochspannungs-Schaltgeräts, welche Anordnung in zwei gasdichte, mit einem Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid gefüllte Metallgefäße eingesetzt ist und – einen Verbindungskontakt (16), der an seinen einander gegenüberliegenden Enden mit zwei Einsätzen (34, 36) aus einem Leitermaterial zusammenwirkt, welche Einsätze in Isolierstoff-Durchführungen (26, 28) eingeformt sind, die gasdicht in zwei einander gegenüberliegenden, in den Metallwänden (12, 14) der beiden Gefäße ausgebildeten Öffnungen befestigt sind, – eine Isolierstoffhülse (24) aus einem Weichelastomer, die den Verbindungskontakt (16) und die Anschlusseinsätze (34, 36) koaxial umgibt und zwei konische Endabschnitte aufweist, die sich an der entsprechend geformten Innenfläche der jeweiligen Durchführung (26, 28) abstützen, – sowie Mittel zur Versteifung der Isolierstoffhülse (24) im Bereich des Übergangs zwischen dem Verbindungskontakt (16) und den Einsätzen (34, 36) umfasst, um interne elektrische Durchschläge zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskontakt (16) aus einem biegesteifen, aus einem Leitermaterial bestehenden Mittelbolzen (18) mit einer axialen Länge, die annähernd dem Abstand zwischen den beiden Schaltzellen entspricht, sowie aus zwei Kontaktzangen (20, 22) besteht, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Kontaktbolzens (18) gelenkig befestigt sind und sich über die gesamte Länge der konischen Endabschnitte der Hülse (24) sowie der Versteifungsmittel erstrecken.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsmittel einen Innenkern (40) umfassen, auf den die Isolierstoffhülse (24) aus Weichelastomer aufgegossen ist, wobei der Kern (40) aus einem Leitermaterial besteht, das eine größere Härte aufweist als das Material der Hülse (24).
Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (40) in dem, den Bolzen (18) des Verbindungskontakts (16) umgebenden Mittelabschnitt eine geringere Wandstärke aufweist, um die Elastizität der Hülse (24) bei ungenauer Axialfluchtung der Einsätze (34, 36) zu gewährleisten.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsmittel dadurch gebildet werden, dass die zylindrischen Kontaktzangen (20, 22) ohne Radialspiel in die Innenfläche der Hülse (24) eingepasst sind, welche Innenfläche mit einem leitenden Farbanstrich (50) versehen ist, um eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes zu gewährleisten.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktzangen (20, 22) an Kugelauflagen (46, 48) angelenkt sind, die an den Enden des Mittelbolzens (18) des Verbindungskontakts (16) ausgebildet sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsmittel ein Rohr (54, 56) aus Isolierstoff oder einem Leiterwerkstoff umfassen, das auf beiden Seiten der Hülse (24) in den Elastomerkörper eingegossen oder eingesetzt ist.