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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Isolator mit Schirmen, insbesondere für einen Pol eines Mittel- und/oder
Hochspannungs-Leistungsschalters, mit besonderer Form und besonderen
Eigenschaften.
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Bekanntermaßen sind Schirmisolatoren im allgemeinen
aus einem Rohr mit Schirmen gebildet, das vollkommen aus Keramikmaterial
hergestellt ist; alternativ dazu ist es möglich, Isolatoren zu haben, die
mit einem rohrförmigen
Teil aus einem Verbundwerkstoff versehen sind, um das herum Schirme
aus Silikonmaterial angeordnet sind.
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Diese Isolatoren werden in erster
Linie viel bei der Herstellung der Pole von Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern
verwendet; insbesondere was die Bereitstellung der Pole angeht, führt die
Verwendung von Porzellanisolatoren zu starken Beschränkungen
beim herkömmlichen
Stand der Technik.
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Beim derzeitigen Stand der Technik
umfaßt der
Pol des Leistungsschalters in der Tat einen Porzellanisolator, der
aus zwei voneinander getrennten Teilen besteht: einem ersten, allgemein
als Stützisolator
bezeichneten Teil, der relativ zur vertikalen Achse des Leistungsschalters
in dem unteren Teil des Pols angeordnet ist und eine Stützstruktur
bildet, in der die Mittel zum Betätigen der festen und beweglichen
Kontakte des Leistungsschalters untergebracht sind; und ein zweiter,
allgemein als Unterbrechungskammer-Isolator bezeichneter Teil ist
in dem oberen Teil des Pols untergebracht und enthält die Unterbrechungskammer
für die
Kontakte des Leistungsschalters.
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Die Verbindung zwischen diesen zwei
strukturell getrennten Teilen wird durch Aufnahme von Zwischenverbindungsteilen
nach einem Ausführungsbeispiel
vorgesehen, das beträchtliche
Hindernisse und Nachteile mit sich bringt.
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Insbesondere ist sowohl an der oberen
Endfläche
des Stützisolators
als auch an der unteren Endfläche
des Unterbrechungskammer-Isolators jeweils ein Metallkragen befestigt,
um für
eine größenmäßige Anpassung
zwischen diesen beiden Teilen zu sorgen; die beiden Krägen werden
an den jeweiligen Isolatoren durch Verkittung befestigt. Ein zusätzliches
geometrisches Paßelement
wird dann zwischen den beiden Krägen
angeordnet und besteht im allgemeinen aus einer Metallplatte, mit
deren Oberfläche
ein Zapfen verbunden ist, der als Stromabgriff für eine externe elektrische
Verbindung zum Isolator dient; der Strom erreicht den Zapfen durch
einen Stromabnehmer, der in dem Unterbrechungskammer-Isolator untergebracht
und an diese Platte geschraubt ist.
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Die Metallplatte wird daraufhin mittels
eines komplizierten Systems aus Schrauben an beide Krägen geschraubt;
auf diese Weise wird der Stützisolator
an dem Unterbrechungskammer-Isolator montiert.
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Diese Lösung ist eindeutig nachteilig,
da sie durch die Verwendung von Zwischenverbindungsteilen zu einer
Zunahme an benötigtem
Material und folglich des Gesamtgewichts des Pols des Leistungsschalters
sowie zu einer Erhöhung
der Herstellungskosten und -dauer führt. Darüber hinaus ist es erforderlich,
in der Oberfläche
der Platte geeignete Sitze maschinell herzustellen, in die ein Bediener
während der
Montage Dichtungsscheiben einpassen muß. Diese Dichtungsscheiben
müssen
sicherstellen, daß die
vorgesehenen Verbindungsstellen gegenüber einem Isolationsgas hermetisch
abgedichtet sind, das im Leistungsschalter verwendet wird, um jeden
elektrischen Bogen, der durch das Öffnen der Kontakte entsteht,
zu löschen;
aus diesem Grunde müssen
die Dichtungsscheiben genau positioniert werden, und dies macht
die Montage zeitaufwendiger und schwieriger.
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Ein weiterer beträchtlicher Nachteil der oben beschriebenen
Lösung
ist die Tatsache, daß dadurch,
daß die
Kriechstrecke als die perimetrische Länge der Schirme definiert ist,
die erforderlich ist, um dem Pol des Leistungsschalters die notwendige dielektrische
Festigkeit zu verleihen, das Vorhandensein der beiden Krägen und
der Zwischenplatte die Gesamthöhe
des Pols bei gleicher Kriechstrecke erhöht oder eine Reduzierung der
Kriechstrecke bei gleicher Gesamthöhe des Pols erzwingt. Darüber hinaus
führt eine
Zunahme der Höhe
des Pols des Leistungsschalters zu einer zusätzlichen Schwierigkeit bei
seinem Transport zur Montagestelle, und zwar aufgrund von Straßencodebeschränkungen,
die die maximale zulässige
Höhe der
Ladung, die von einem Lastwagen transportiert werden kann, betreffen.
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Im Falle von Hochspannungs-Leistungsschalterpolen
mit einem Isolator aus einem Verbundwerkstoff ist der Isolator monolithisch
ausgebildet. Obgleich durch diese Lösung einige der Nachteile der
Herstellung von Porzellanisolatoren umgangen werden können, führt auch
sie besonders im Hinblick auf den Herstellungsschritt zu Problemen.
Insbesondere bringt die Herstellung monolithischer Isolatoren aufgrund
der damit verbundenen Dimensionen die Verwendung von sehr langen
Spindeln mit sich, die auf einmal nur einen einzigen Isolator herstellen
und folglich die Produktionszeiten erhöhen. Außerdem macht die Herstellung
eines monolithischen Isolators die Optimierung der Menge an verwendetem
Verbundwerkstoff unmöglich,
da sie beispielsweise die Wahl eines kleineren Durchmessers in dem
Stützisolatorteil
verhindert, der die Mittel zum Betätigen der Kontakte des Leistungsschalters
enthält,
was eine Einsparung der zu verwendenden Menge an Verbundwerkstoff
ermöglichen
würde.
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Die internationale Patentanmeldung WO-A-9642092
beschreibt einen elektrischen Isolator der Art, die im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definiert ist.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist, einen Schirmisolator anzugeben, insbesondere für Pole von
Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern, der eine vereinfachte
Struktur mit einer reduzierten Anzahl von Bestandteilen hat, die
zu seiner Herstellung in der Praxis erforderlich sind.
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Innerhalb des Umfangs dieses Zieles
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schirmisolator
anzugeben, insbesondere für
Pole von Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern, der ein
reduziertes Gesamtgewicht des Isolators bei gleicher Kriechstrecke
vorsieht und folglich 'den Transport zur Montagestelle vereinfacht.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, einen Schirmisolator anzugeben, insbesondere für Pole von
Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern, der eine Zunahme
der Kriechstrecke bei gleicher Gesamthöhe des Pols vorsieht, mit einer
daraus resultierenden Verbesserung der dielektrischen Festigkeit
dieses Isolators.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, einen Schirmisolator anzugeben, insbesondere für Pole von
Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern, der eine reduzierte
Anzahl von Verbindungsstellen zwischen seinen Bestandteilen hat.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, einen Schirmisolator anzugeben, insbesondere für Pole von
Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern, bei dem die verwendete Materialmenge
reduziert und folglich auch das Gesamtgewicht des Pols des Leistungsschalters
zusammen mit seinen Herstellungskosten reduziert ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, einen Schirmisolator anzugeben, insbesondere für Pole von
Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern, der eine einfache
und optimierte Herstellung ermöglicht.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, einen Schirmisolator anzugeben, insbesondere für Pole von
Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern, bei dem die Montage leicht
und schnell erfolgen kann.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, einen Schirmisolator anzugeben, insbesondere für Pole von
Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern, der äußerst zuverlässig sowie
relativ leicht und zu konkurrenzfähigen Preisen herstellbar ist.
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Dieses Ziel, diese Aufgaben und weitere,
die nachstehend offensichtlich werden, werden durch einen Schirmisolator
für Pole
von Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern erreicht, der bezogen
auf eine vertikale Achse des Isolators selbst zwei Teile hat, einen
oberen Teil bzw. einen unteren Teil, wobei jeder dieser Teile ein
Rohr aus einem Verbundwerkstoff umfaßt, um das herum Schirme aus Silikonmaterial
angeordnet sind, wobei der obere Teil einen größeren Durchmesser als der untere
Teil hat, dadurch gekennzeichnet, daß er einen einzigen Metallkragen
enthält,
der zwischen dem oberen und dem unteren Teil angeordnet ist und
diese miteinander verbindet.
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Auf diese Weise hat man den großen Vorteil, daß die Krägen wegfallen,
die mit den beiden Teilen des Isolators verkittet werden, daß die Struktur
des Isolators vereinfacht wird und somit die erforderliche Materialmenge
und das Gesamtgewicht des Isolators reduziert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten
Beschreibung einiger bevorzugter, jedoch nicht ausschließlicher
Ausführungsbeispiele des
Isolators gemäß der Erfindung,
die rein anhand eines nicht einschränkenden Beispiels in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind, wobei die Figuren zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht durch den Schirmisolator der vorliegenden
Erfindung,
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2 eine
Ansicht des Schirmisolators der 1 mit
einem Stromabnehmer, der an einem Verbindungskragen gemäß der Erfindung
befestigt ist, und
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3 eine
Teilperspektivansicht des Kragens, der in dem erfindungsgemäßen Isolator
verwendet wird.
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Insbesondere bezieht sich die Beschreibung auf
einen Schirmisolator, der zum Bereitstellen eines Pols eines Mittel-
und/oder Hochspannungs-Leistungsschalters verwendet wird, aber diese
Anwendung darf in keinster Weise als einschränkend angesehen werden.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt,
besteht der erfindungsgemäße Schirmisolator,
der allgemein das Bezugszeichen 100 hat, aus zwei Teilen,
bezogen auf eine vertikale Achse 3 des Isolators einen
unteren Teil 1 bzw. einen oberen Teil 2. Sowohl
der untere Teil 1 als auch der obere Teil 2 sind
aus einem Rohr aus einem Verbundwerkstoff, beispielsweise Fiberglas, gebildet
und mit den Bezugszeichen 4 bzw. 5 bezeichnet,
wobei um das Rohr herum Schirme aus Silikonmaterial, bezeichnet
mit den Bezugszeichen 6 bzw. 7, angeordnet sind;
insbesondere hat das Rohr 4 des unteren Teils 1 einen
kleineren Durchmesser als das Rohr 5 des oberen Teils 2.
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Wenn der Isolator in einem Pol eines
Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschalters verwendet wird,
enthält
der untere Teil 2, nachstehend als Unterbrechungskammer-Isolator
bezeichnet, die festen Kontakte und die beweglichen Kontakte, die
in den Figuren nicht gezeigt sind. Diese beweglichen Kontakte werden
durch ebenfalls nicht gezeigte bekannte Betätigungsmittel betätigt und
koppeln sich an die entsprechenden festen Kontakte an bzw. entkoppeln
sich von denselben und verursachen so einen offenen/geschlossenen
Zustand des Leistungsschalters.
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Der untere Teil 1, nachstehend
als Stützisolator
bezeichnet, enthält
Mittel zum Betätigen
der beweglichen Kontakte; die Arbeitsweise und die Struktur dieser
Betätigungsmittel
ist aus dem Stand der Technik eingehend bekannt und wird folglich
nicht näher
beschrieben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel des Isolators nach
der Erfindung sind die beiden Teile 1 und 2 durch
Zwischenlage eines einzigen Metallkragens 10 miteinander verbunden.
Wie in 3 gezeigt, hat
der Metallkragen 10 einen rohrförmigen Abschnitt 11,
auf dessen Innenfläche 11' und
Außenfläche 11'' der
untere Teil 1 und der obere Teil 2 jeweils an
einem Endabschnitt derselben angeklebt sind. Vorteilhafterweise
hat der Kragen 10 außerhalb
des rohrförmigen Abschnittes 11 eine
kreisförmige
Nut 12 mit parallelen zylindrischen Wänden 11 und 17,
in die wenigstens der Endabschnitt des unteren Endes des oberen Teiles 2 des
Isolators eingebettet ist. Zusätzlich
ist auf der Innenfläche 11' des
Kragens ein erhöhter
Abschnitt 13 vorgesehen, an den das obere Ende des unteren
Teiles 1 des Isolators anstößt. Auf dem erhöhten Abschnitt 13 können Löcher 14 vorgesehen werden,
die ein Koppeln an einen Stromabnehmer 15 ermöglichen,
der in dem Unterbrechungskammer-Isolator angeordnet ist. Die Löcher 14 sind
entlang einem Umfang angeordnet, dessen Durchmesser kleiner als
der Durchmesser des Rohres 4 des unteren Teiles 1 ist;
auf diese Weise erhält
man einen Kragen, der bereits für
sich kompakt ist und eine reduzierte Materialmenge benötigt.
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Vorteilhafterweise fließt der Strom
durch den Stromabnehmer 15 in einen Zapfen 16,
der mit dem Kragen 10 verbunden ist und einen Stromabgriff
des Pols des Leistungsschalters bildet; auf diese Weise dient der
Kragen nicht nur als Element zum Verbinden der beiden Teile des
Isolators, sondern auch als Stromabgriff des Leistungsschalters.
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In der Praxis hat sich herausgestellt,
daß der erfindungsgemäße Isolator
das beabsichtigte Ziel bzw. die Aufgaben erfüllt, da in der Praxis ein monolithischer
Isolator erhalten wird, dessen Verbindung und Montage äußerst vereinfacht
sind. Darüber
hinaus sind die am Kragen befestigten Isolatorteile aufgrund der
besonderen Ausführungsform
des Verbindungskragens teilweise in diesem Kragen eingebettet. Auf
diese Weise wird die äußere Isolatorfläche, die
nicht durch Schirme bedeckt ist, gegenüber herkömmlichen Isolatoren beträchtlich
reduziert, was insbesondere im Falle der Pole von Mittel- und/oder Hochspannungs-Leistungsschaltern
enorme Vorteile mit sich bringt. In diesem Fall ist in der Tat bei
gleicher Kriechstrecke, die als perimetrische Länge der Schirme des Isolators
definiert ist, die Gesamthöhe
des Pols reduziert, und führt
so zu Vorteilen in Verbindung mit dem Volumen dieses Pols und seinem Transport
zur Montagestelle; wenn dies aufgrund besonderer Anforderungen und/oder
spezifischer Anwendungen erforderlich ist, kann alternativ dazu
die Gesamthöhe
des Pols unverändert
gelassen werden, in diesem Fall nimmt aber die Kriechstrecke des
Isolators zu. Wie in 2 gezeigt,
ist es insbesondere möglich,
die Außenfläche des
Isolators nahezu vollkommen mit Schirmen abzudecken und dadurch
einen Abstand 30 zwischen dem Zapfen und dem nächstliegenden
Schirm zu erzielen, der mit dem durchschnittlichen Abstand 31 zwischen
zwei angrenzenden Schirmen des Isolators verglichen werden kann.
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Die gegenseitige Verklebung der beiden
Teile des Isolators mit dem Kragen im Falle des Pols eines Leistungsschalters
gewährleistet
ferner die Dichtheit der Verbindung gegenüber einem Isolationsgas, ohne
daß eine
Dichtungsscheibe verwendet werden muß; dieses Isolationsgas wird
im Leistungsschalter dazu verwendet, jeglichen elektrischen Bogen,
der durch Öffnen
der Kontakte erzeugt wird, zu löschen.
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Der so entwickelte Stromisolator
läßt zahlreiche
Modifizierungen und Variationen zu, die alle im Schutzumfang der
erfindungsgemäßen Idee
liegen; ferner können
alle Einzelheiten durch andere technisch äquivalente Elemente ersetzt
werden.
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In der Praxis können die Materialien und die Abmessungen
entsprechend den Anforderungen und dem Stand der Technik beliebig
gewählt
werden.