DE69914576T2 - Hermetisch abgedichtete Durchführung für externe elektrische Apparate - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine hermetisch dichte Stromdurchführung für ein elektrisches Gerät im Freiland mit Gasisolierung und insbesondere eine Stromdurchführung zum Herstellen des Anschlusses eines blanken Leiters an ein Gerät vom abgeschirmten Typ, dessen metallische Abschirmhülle geerdet ist. Es gibt Stromdurchführungen, die aus einem geformten synthetischen Material gebildet sind, für ein elektrisches Gerät im Freiland. Ein Beispiel einer solchen Durchführung ist in 1 gezeigt, diese Durchführung umfasst einen zentralen Leiter 1, der mit isolierendem Harz 2 überformt ist, und sie umfasst einen aus dem gleichen Material geformten Befestigungsflansch 3. Ein Feldkontrollschirm ist im Allgemeinen in dem Harz zwischen dem Flansch und dem Leiter in der Zone versenkt, wo die Durchführung in der für sie in einer Wand der metallischen Hülle des Geräts vorgesehenen Öffnung montiert wird. Der Flansch wird an der Wand durch Verschraubung in hier nicht dargestellter Weise befestigt, er weist eine Ringnut 6 für eine Dichtung 6 auf, mit der eine hermetisch dichte Montage der Durchführung an der Wand erreicht werden kann. Dieser Typ von Durchführung hat die Nachteile, dass er ein relativ zerbrechliches Material verwendet, dass er die Verwendung einer Dichtung, deren Montage schwierig durchzuführen ist, und eines Feldkontrollschirms erfordert, dessen Positionierung kritisch ist. Außerdem erlaubt die äußere Form der Durchführung in der Beschränkungszone, von kegelartigem Verlauf, zwischen dem Flansch und den Stegen 7 nicht die Montage von Ringstromtransformatoren.
• Es gibt auch Durchführungen vom zusammengesetzten Typ, von denen ein Beispiel in 2 gezeigt ist. Eine solche Durchführung umfasst einen Kern aus um einen Mittelleiter 8 geformten Harz 9 und einen mit dem Kern geformten Befestigungsflansch 10. Die äußere Oberfläche des Flansches und eines zylindri schen Bereichs 9A des Kerns, der auf ihn folgt, ist mit einer leitfähigen Beschichtung 11 bedeckt, die vorgesehen ist, um geerdet zu sein, wenn die Durchführung platziert ist. Der metallisierte zylindrische Bereich 9A erlaubt die Montage wenigstens eines in der Nachbarschaft des Befestigungsflansches positionierten Ringstromtransformators. Ein Kegel zur Verteilung des elektrischen Feldes 13 wird auf den Kern nach dem oder den Stromtransformator(en) und vor einer Folge von Stegen 14 aus Elastomermaterial aufgesteckt, die einer nach dem anderen auf dem Kern gestapelt sind. Dieser Kegel entspricht funktionsmäßig der kegelförmigen Beschränkungszone, welche die in 1 gezeigte Durchführung aufweist, und er erlaubt es, das Feld am Ende der Metallisierung, die den zylindrischen Bereich 9A bedeckt, und einem Bereich von ihm selbst, der auf diesen Bereich folgt, zu kontrollieren, wenn die Durchführung zusammengebaut ist. Die gewünschte elektrische Leckleitung wird über den Stapel von Stegen erhalten, wie dem Fachmann bekannt. Dieser zweite Typ von Durchführung wird an der Wand 15 einer metallischen Hülle eines Geräts in der gleichen Weise wie der oben erwähnte Typ befestigt, und er impliziert die Anbringung des gleichen Typs von Dichtung, hat also diesbezüglich die gleichen Nachteile. Er hat außerdem den Nachteil, dass eine relativ große Zahl von verschiedenen Teilen verwendet wird, deren Realisierung und Montage eine Folge von Arbeitsschritten, insbesondere von manuellen Arbeitsschritten erfordert. Schließlich ist eine Demontage der Stege und des Kegels zur Verteilung des elektrischen Feldes notwendig, wenn eine Ersetzung eines Ringtransformators, z. B. in Folge einer Störung, durchgeführt werden muss.
• Die Erfindung schlägt also eine hermetisch dichte Stromdurchführung für ein elektrisches Gerät im Freiland mit Gasisolierung vor, die insbesondere vorgesehen ist, um den Anschluss eines blanken Leiters an ein Gerät zu gewährleisten, das in einer metallischen Hülle untergebracht ist, von der eine Wand mit einer Öffnung versehen ist, die vorgesehen ist, um den Anschluss eines Leiterelements des Geräts an ein Ende eines axial in der Durchführung aufgenommenen Leiterelements zu ermöglichen.
• Die Erfindung, ihre Merkmale und Vorteile werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit 3 der nachfolgenden Liste von Figuren genauer erläutert. Es zeigen:
• 1 ein Beispiel einer ersten bekannten Stromdurchführung;
• 2 ein Beispiel einer zweiten bekannten Stromdurchführung;
• 3 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Stromdurchführung.
• Die erfindungsgemäße Stromdurchführung, die in 3 gezeigt ist, ist vorgesehen, um in Höhe einer für sie vorgesehenen Öffnung 16 in einer metallischen Wand 17 der Hülle eines Geräts vom abgeschirmten Typ montiert zu werden, das in einem hermetisch dichten, mit einem elektrisch isolierenden Gas gefüllten oder eventuell evakuierten Behälter untergebracht ist. Diese Durchführung umfasst ein axiales Leiterelement 18, das vorgesehen ist, um an ein entsprechendes Leiterelement 19 des in der Hülle enthaltenen Geräts angeschlossen zu werden. Bei der dargestellten Ausgestaltung springt dieses Leiterelement 19 über die Hülle des Geräts durch die Öffnung 16 dieser Hülle vor und ist stumpf an das Leiterelement 18 angeschlossen, das auf eine von dem Leiterelement 19 getragene Gewindestange 21 aufgeschraubt wird.
• Ein Verbindungs- und Abschirmstück 20 erlaubt die Befestigung der Durchführung an einer Hülle, es hat eine zylindrische Gestalt und ist vom Typ schweißbarer metallischer Flansch. Im dargestellten Beispiel ist dieses Stück auf das Leiterelement 18 zentriert, das dort teilweise mit seinem Ende zur Befestigung an dem Leiterelement 19 eindringt. Dieses Verbindungs- und Abschirmstück 20 ist z. B. aus nicht rostendem Stahl gefertigt, es umfasst einen Abschnitt 20A, der durch einen Rotationszylinder gebildet ist, dessen Durchmesser dem der Öffnung 16 der Wand 17 der Hülle entspricht, an dieser dicht, ohne Dichtung und durch Schweißung befestigt wird. Dieses Verbindungs- und Abschirmstück ist somit auf dem gleichen Potential wie der Rest der Hülle des Geräts, die üblicherweise geerdet ist. Die Länge des Bereichs 20A ist so gewählt, dass er außen einen oder mehrere Ringstromtransformatoren 22 von geeignetem Durchmesser aufnehmen kann, die ihn umgeben.
• Der Abschnitt des Verbindungs- und Abschirmstücks 20, der demjenigen, mit dem dieses Teil an einer Wand 17 einer Gerätehülle verschweißt wird, gegenüberliegt, ist durch einen Abschnitt 20B mit progressiv abnehmendem Durchmesser und wenigstens ungefähr in kegelstumpfförmiger Gestalt verlängert. Dieser Abschnitt 20B ist seinerseits durch ein kurzes rotationszylindrisches Element 20C verlängert, dessen Ende 20D aufgeweitet ist und einen gerollten Rand aufweist. Der Durchmesser des Abschnitts 20C liegt zwischen dem des Leiterelements 18 und dem des Abschnitts 20A. Das Stück 20 ist geformt, um einen Schirm zur Kontrolle des elektrischen Feldes zu bilden, das zwischen dem geerdeten Teil selbst und dem Leiterelement 18 erzeugt wird, wenn dieses unter Spannung steht. Es ist in Bezug auf das Leiterelement 18 durch einen aus einem isolierenden Material gebildeten Körper 23 gehalten.
• Dieser Durchführungskörper 23 ist gebildet durch Anformen an das Leiterelement 18, welches er hier bis auf die Enden abdeckt, und an die Abschnitte des Verbindungs- und Abschirmstücks 20A, 20B und 20C, die er umgibt. Von rohrförmiger Gestalt, bildet er einen Stopfen und erstreckt sich entlang der Längsachse des Leiterelements der Stromdurchführung. Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist dieser Körper 23 vorzugs weise aus einem Hartelastomermaterial gebildet, das wenig gasdurchlässig ist und eine große Beständigkeit in der Außenatmosphäre aufweist, um den üblichen Nutzungsbedingungen von mit derartigen Stromdurchführungen ausgestatteten Geräten Rechnung zu tragen. Der erforderliche Dichtheitsgrad kann erreicht werden durch Adhäsion des Elastomers an den Einsätzen, welche das Leiterelement 18 und die Abschnitte des Verbindungs- und Abschirmstücks 20B, 20C, 20D bilden, nach Abscheiden eines Haftvermittlers an dem Leiterelement 18 und dem Teil 20. Es wird auch in Betracht gezogen, den Durchführungskörper 23 aus einem harzartigen Material zu bilden, das den oben betrachteten entsprechende Eigenschaften aufweist. Der Abschnitt des Verbindungs- und Abschirmstücks 20, der vorgesehen ist, um mit dem Harz des Durchführungskörpers 23 bedeckt zu werden, wird dann vorab mit einer Dichtungsschicht aus Elastomermaterial bedeckt, über die das Harz, das den Durchführungskörper bilden soll, übergeformt wird.
• Die Formung des Durchführungskörpers 23, die in einem Schritt erfolgt, gewährleistet gleichzeitig die Realisierung eines Stücks, das einen Kern 23A, in welchem das zentrale Leiterelement 18 longitudinal untergebracht ist, einen Kegel zur Verteilung des elektrischen Feldes 23B, der die Abschnitte des Verbindungs- und Abschirmstücks 20B, 20C, 20D umgibt, sowie eine Folge von Stegen 23C zusammenfasst.
• Die Kontrolle der Eigenschaften hinsichtlich des elektrischen Feldes in Höhe der erfindungsgemäßen Stromdurchführung wird erreicht, indem dem Durchführungskörper 23 eine geeignete Kegelform um die Abschnitte des Verbindungs- und Abschirmstücks 20 herum gegeben wird, die darin entfernt von der kegelförmigen Luft-Elastomer-Grenzfläche enthalten sind. Wie bereits oben angegeben, ist dieses Verbindungs- und Abschirmstück 20 durch seine Verschweißung an der Wand 17 der Zellenhülle, wo sich die sie umgebende Öffnung 16 befindet, geerdet, wobei selbstverständlich vorausgesetzt ist, dass diese Hülle ihrerseits geerdet ist.
• Der Abschnitt des Durchführungskörpers 23, der sich unter dem Abschnitt 20B des Verbindungs- und Abschirmstücks befindet und somit in dem zylindrischen Abschnitt 20A untergebracht ist, hat eine Kegelstumpfform und verjüngt sich vom Abschnitt 23B aus bis zu einem Durchmesser, der sich wenig von dem des Leiterelements 18 unterscheidet. Er hat eine Länge, die gering sein kann, wenn die Hülle, wo die Durchführung untergebracht ist, mit isolierendem Gas von hoher Durchschlagfestigkeit gefüllt ist.
• Der Gesamtdurchmesser der Durchführung wird auf einem geringen, allerdings zum Gewährleisten eines geringen elektrischen Feldes in der Luft in Höhe des elektrischen Feldverteilungskegels ausreichenden Wert durch die Verjüngung gehalten, die die Durchschlagfestigkeit der isolierenden Materialschicht zwischen dem Flansch 20 und dem Leiterelement 18 ermöglicht. Es ist vorgesehen, dass er maximal gleich dem für den Abschnitt des Verbindungs- und Abschirmstücks 20A, dem breitesten des Stücks 20, vorgesehenen ist, um die Anbringung und Entfernung eines oder mehrerer Stromtransformatoren 22 ohne eine andere Bewegung eines Elements der Stromdurchführung zu ermöglichen.
• Der zylindrische Abschnitt 20C mit geringerem Durchmesser des Flansches 20, der konzentrisch zum Leiterelement 18 ist, erstreckt sich über eine in dem Fachmann bekannter Weise gewählte Länge, so dass die Durchführung die Steifigkeit und Biegfestigkeit besitzt, die es ihr ermöglichen, den Biegekräften zu wiederstehen, die auf sie an ihrem äußeren Ende ausgeübt werden können. Die durch den Abschnitt 20D gebildete Aufweitung erlaubt es, die Feldkonzentration in Höhe dieses Endes zu verringern.
• Es ist selbstverständlich denkbar, eine zu schweißende Endform einer erfindungsgemäßen Durchführung vorzusehen, die an die Form der Wand der Hülle angepasst ist, an der diese Durchführung montiert ist, insbesondere an die Form der Öffnung, an deren Rand der Abschnitt des Verbindungs- und Abschirmstücks 20A positioniert und mit seinem Ende verschweißt wird. Dieses Ende kann insbesondere im Fall einer ebenen Wand 17 ein ebener Querschnitt und ein Wolfsrachen-Querschnitt im Fall einer rotationszylindrischen Wand 17 sein.

Claims (7)

1. Hermetisch dichte Stromdurchführung für ein elektrisches Gerät im Freiland mit Gasisolierung, insbesondere zum Herstellen des Anschlusses eines blanken Leiters an ein Gerät, das in einer metallischen Hülle untergebracht ist, von der eine Wand (17) mit einer Öffnung (16) versehen ist, die vorgesehen ist, um den Anschluss eines Leiterelements (19) des Geräts an ein Ende eines in der Durchführung axial aufgenommenen Leiterelements (18) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Stromdurchführung ein metallisches Verbindungs- und Abschirmstück (20) von zylindrischer Form aufweist, das koaxial mit dem Leiterelement (18) von einem Körper (23) aus geformtem isolierendem Material gehalten ist, der es teilweise überdeckt und einen für das Gas undurchlässigen Stopfen bildet, und dass dieses Verbindungsstück mit einem zylindrischen Abschnitt (20A) abschließt, der über den Körper übersteht, und über dessen Ende dieses Stück am Rand der Öffnung (16) verschweißt ist.
2. Stromdurchführung nach Anspruch 1, wo das Verbindungs- und Abschirmstück einen ersten rotationszylindrischen Abschnitt (20A) aufweist, dessen Durchmesser dem einer Öffnung (16) für ein Anschlussleiterelement des Geräts entspricht, an deren Peripherie es angeschweißt ist, wobei dieser erste zylindrische Abschnitt in Form eines Schirmes zur Kontrolle des elektrischen Feldes durch einen Abschnitt (20B) mit progressiv abnehmendem Durchmesser verlängert ist, der gegenüber dem Ende des ersten zylindrischen Abschnitts angeordnet ist, an dem das Stück angeschweißt ist, und der seinerseits durch einen zweiten zy lindrischen Abschnitt (20C) verlängert ist, der einen Durchmesser zwischen demjenigen des ersten geschweißten rotationszylindrischen Abschnitts (20A) und dem des Leiterelements (18) der Durchführung hat, und wobei der zweite zylindrische Abschnitt mit einem aufgeweiteten Abschnitt (20D) abschließt.
3. Stromdurchführung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der Körper (23) ein einteiliger Körper von rohrförmiger Gestalt ist, der durch Umformen des von ihm außer an den Enden überdeckten Leiterelements (18) der Durchführung unter Ausbildung eines Aufnahmekerns (23A) für dieses Element gebildet ist, wobei dieser Körper Leckleitungs-Ablenkstege (23C) aufweist und das Verbindungs- und Abschirmstück mit Ausnahme des Abschnitts (20A), an dem dieses Stück verschweißt ist, umschließt, um den Kern durch einen Abschnitt zu verlängern, der einen Kegel zur Verteilung des elektrischen Feldes bildet.
4. Stromdurchführung nach Anspruch 3, bei der der Gesamtdurchmesser des Körpers (23) wenigstens gleich dem des breitesten Abschnitts (20A) des Verbindungs- und Abschirmstücks ist, der sich an dem Schweißende dieses Stücks befindet, um die Montage und die Demontage wenigstens eines ringförmigen Stromtransformators mit entsprechendem Durchmesser an diesem breitesten Abschnitt zu ermöglichen.
5. Stromdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Körper aus isolierendem Material aus einem gasundurchlässigen, in Freilandatmosphäre haltbaren Hartelastomer realisiert ist.
6. Stromdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Körper aus isolierendem Material aus einem gasundurchlässigen, in Freilandatmosphäre haltbaren Harz reali siert ist, das an das Verbindungs- und Abschirmstück angeformt ist, das an dieser Stelle mit einer Dichtungsschicht aus Elastomermaterial bedeckt ist.
7. Stromdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Verbindungs- und Abschirmstück ein Stück aus rostfreiem Stahl ist.