DE955792C - Isolierende Abstuetzung spannungsfuehrender Teile in elektrischen Anlagen und in mitLuft, OEl oder Isoliermasse gefuellten elektrischen Geraeten und Kabeln - Google Patents

Description

Beim Bau von, elektrischen Anlagen, Geräten, wie Öl- und Lufttransfoirmatoren, Hochspannungsschaltern, gekapselten Hochspannungsschaltanlagen u. dgl., sowie bei mit Luft, Gas oder Isolierflüssigkeit gefüllten Kabeln ergibt sich oft die Forderung, spannungsführende Teile gegeneinander oder gegen Erde mit einem möglichst geringen Abstand abstützen, zu müssen.

Es hat sich nun, gezeigt, daß für solche isolierende Abstützungen, insbesondere im inhomogenen elektrischen Feld, Stützkörper ader -säulen besonders geeignet sind, die entweder als Vollkörper aus dichtgesintertem, dielektrisch verlustarmen, titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff verhältnismäßig hoher Dielektrizitätskonstante bestehen oder aus übereinandergeschichteten, metallisch belegten Kondensatorscheiben aus ebensolchem keramischem Werkstoff zusammengesetzt sind. Derartige Stützkörper üben zwischen den spannungsführenden Teilen und gegen Erde eine feldsteuernde Wirkung aus, die im wesentlichen darauf beruht, daß die elektrischen Feldlinien von diesen Stützkörpern hoher Dielektrizitätskonstante gleichsam aufgezogen, d. h. ähnlich, wie magnetische Feldlinien durch Körper hoher Permeabilität, aufgenommen werden. Die elektrische Feldliniendichte in unmittelbarer Nähe derartiger keramischer Stützkörper ist daher so gering, daß eine elektrische Entlastung des die Stützkörper umgebenden Raumes und ihrer Oberfläche eintritt.

In Abb. ι ist beispielsweise die Verteilung der elektrischen Feldlinien bei der Anordnung eines Stabes bzw. einer stampfen Metallspitze gegen, eine leitende Platte schematisch dargestellt. Wird zwisehen Spitze und Platte ein Stützkörper verhältnismäßig niedriger Dielektrizitätskonstante, z. B. aus Porzellan oder aus dem unter dem eingetragenen Warenzeichen »Calit« bekannten Magnesiumsilikat eingefügt, so ergibt sich eine erhebliche Verringerung der Überschlagspannung zwischen Spitze und Platte. Wird, dagegen dieser Stützkörper durch einen solchen aus titandioxydhaltiger keramischer Masse mit hoher Dielektrizitätskonstante (z. B. 70 bis 100) ersetzt, so wird bei der Anordnung in. Luft die Überschlagspannung gegenüber der freien Anordnung Spitze gegen Platte zwar noch immer, jedoch, bei weitem nicht so stark erniedrigt als bei der vorbeschriebenen Einfügung eines keramischen Stützkörpers aus Porzellan oder Calit. Abb. 2 zeigt schematisch den ungefähren Feldlinienverlauf bei Einfügung eines Stützkörpers aus Calit mit einer Dielektrizitätskonstante von 6,5. Es verlaufen die von der Spitze ausgehenden Feldlinien nur zu einem Teil im Stützkörper, wodurch der Raum um diesen etwas entlastet wird. Eine wesentlich größere Entlastung dieses Raumes findet statt, wenn gemäß Abb. 3 der Stützkörper durch einen solchen aus keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante (z. B. 75). ersetzt wird. In diesem Falle verlaufen fast alle Feldlinien im Stützkörper.

Erfindungsgemäß kann, wie Abb. 4 zeigt, der Stützkörper besonders vorteilhaft auch aus metallisch beilegten, übereinandergeschichteten Kondensatorscheiben aus solchem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante aufgebaut sein, Von den Belagrändern dieser Kondensatorscheiben, gehen, zwar einige Feldstreulinien aus, die jedoch, das Feldbild der Kondensatorscheiben und die annähernd vollkommen gleichmäßige Spannungsverteilung über den Stützkörper nicht erheblich beeinflussen. Auch in diesem Falle ist die Überschlagspannung zwischen Stab (Spitze) und Platte beträchtlich höher als bei Einfügung eines Stützkörpers aus Porzellan oder Calit.

Eine besonders starke elektrische Entlastung des die Stützkörper umgebenden Raumes tritt bei Anordnungen in öl oder Isoliermasse auf. Es hat sich z. B. gezeigt, daß die Überschlagspannung zwischen Stab (Spitze) und Platte unter Isolieröl mit einer Dielektrizitätskonstante 2, 3 bei Einfügung eines Stützkörpers aus keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante (z. B. 70) oder eines Stützkörpers, der aus Kondensatorscheiben aus ebensolchem Werkstoff aufgebaut ist, um -etwa 50 bis 60 v. H. höher liegt als ohne Einfügung eines solchen keramischen Stützkörpers.

Die neuartigen Stützkörper aus keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante eignen, sich besonders zur Verringerung des Abstandes spannungsführender Teile, z. B. in öltransformatoren und -schaltern, als Zwischenstücke zwischen Transformatorspulen, als Tragkörper für spannungsführende Teile in gekapselten Hochspannungsschaltanlagon mit Isoliermassefüllung u. dgl. Sie werden oft auch an solchen Stellen eingebaut werden können, wo üblicherweise bisher überhaupt keine Isolatoren verwendet wurden und die Isolierung spannungsführender Teile ausschließlich dem flüssigen Isoliermittel übertragen war. Da die spannungssteuernde Wirkung der erfindungsgemäßen Abstützkörper naturgemäß nur auf einen gewissen Bereich ihrer Umgebung beschränkt bleibt, wird zweckmäßig eine größere Anzahl solcher Stützkörper auf 'die im flüssigen Isoliermittel befindliehen spannungsführenden Teile und Flächen verteilt. Die neuartigen Abstützungen können je nach den, Erfordernissen als Stütz- oder auch als Durchführungsisolatoren hergestellt werden.

Anwendungen, der Abstützkörper nach der Erfindung sind in den Abb. 5 bis 10 schematisch dargestellt.

Abb. S zeigt ein Kabel z. B. mit Luft als Isolation. Der spannungsführende Leiter 10 ist von einem Metallrohr 11 ummantelt und gegen, dieses 8g durch scheibenförmige Abstandhalter 12 aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante abgestützt. Die Abstandhalter 12 sind an, den Berührungsstellen mit dem Mantel 11 und dem Leiter 10 mit·metallischen, z.B. aufgebrannten oder aufgespritzten Belegungen 13 und 14 versehen und haben, wie aus der Abbildung ersichtlich, Ringnuten, in die diese metallischen Belegungen hereingezogen sind. Die Anbringung derartiger, leitend belegter Ringnuten, die als vorgeschobene Elektroden wirken, ist aus dem Grunde vorteilhaft, weil sie die Verdichtung der Feldlinien im Stützkörper und die elektrische Entlastung der Oberfläche des Stützkörpers und des ihn umgebenden Raumes wesentlich begünstigen. In die Ringnut am äußeren Umfang jeder Abstützscheibe 12 ist ferner zur sicheren Befestigung der Metallmantel 11 sickenförmig hereingezogen. Die elektrischen Feldlinien zwischen dem Leiter 10 und dem. Mantel 11 verlaufen in der Nähe der Abstützungen im wesentlichen in den Abstützscheiben. 12, so daß eine weitgehende elektrische Entlastung des diese Abstützscheiben umgebenden Raumes eintritt.

Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in Abb. 6 eine Abstützscheibe 22 aus titandioxydhaltigern keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante für derartige Kabel dargestellt, die außerdem auf beiden. Seiten zur Vergrößerung des Isolationsund Überschlagweges, wie aus der Abbildung ersichtlich, mit Ringrippen versehen ist. Die Ringnuten der Abstützscheibe 22 am äußeren und inneren Umfang tragen wiederum Metallbelegungen 23 und 24, die sich bis zu den Berührungsstellen der Abstützscheibe, mit dem Leiter 20 und dem Kabelmantel erstrecken.

Die Abb. 7 zeigt schematisch einen Abstützkörper für luftisolierte Kabel, der in an sich bekannter Weise als Kondensatorscheibendurchführung aus mittig zueinander angeordneten,, den Kabelleiter umgebenden Ringen gestufter Breite ausgeführt ist. Diese Ringe bestehen erfindungs-

gemäß aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante. Die Breiten, der durch Punktierung angedeuteten metallischen Belegungen, dieser Ringe sind z. B. so bemessen, daß die Teilkapazitäten zwischen ihnen annähernd den gleichen. Wert haben.

Als weiteres Ausführungsbeispiel eines aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante gefertigten Abstützkörpers

ίο für Kabelleiter ist in Abb. 8 eine auf beiden Seiten mit Ringrippen versehene Abetützscheibe dargestellt. Diese Ringrippen können, mit den punktiert angedeuteten metallischen Belegungen versehen sein, deren Breite zweckmäßig wiederum so bemessen ist, daß die Teilkapazitäten dieser Ringrippen z. B. annähernd den gleichen Wert haben.

Abb. 9 und io zeigen schematisch als Ausführungsbeispiele zur Abstützung leitender Teile in Geräten, z. B. ölschaltern oder Transformatoren, geeignete Stützisolatoren aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante nach der Erfindung. Diese Isolatoren sind am Kopf und Fuß ebenfalls zweckmäßig mit metallisch belegten Versenken versehen, die als vorgeschobene Elektroden wirken und erheblich zur elektrischen, Entlastung der Oberfläche der Stützisolatoren und des sie umgebenden Raumes beitragen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Isolierende Abstützung spannungsführender Teile in elektrischen Anlagen und in mit Luft, Öl oder Isoliermasse gefüllten, elektrischen Geräten und Kabeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung in Form eines Stütz- oder Durchführungsisolators als Vollkörper oder als Körper ausgeführt ist, der in an sich bekannter Weise aus übereinandergeschichteten, metallisch belegten. Kondensatorscheiben 'oder -ringen besteht, wobei als Werkstoff für den Vollkörper oder die Kondensatorscheiben, bzw. -ringe ein dichtgesinterter, dielektrisch, verlustarmer, titandioxydhaltiger, keramischer Isolierstoff hoher Dielektrizitätskonstante dient.
2. 2. Isolierender Abstützkörper für Kabelleiter, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante gefertigten Ringscheibe (12) besteht, die am inneren und äußeren Umfang mit metallisch belegten Ringnuten versehen, ist (Abb. 5).
3. 3. Isolierender Abstützkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante gefertigten. Ringscheibe (22) besteht, die am äußeren und inneren Umfang mit metallisierten Ringnuten und auf beiden. Seiten mit Ringrippen versehen ist (Abb. 6).
4. 4. Isolierender Abstützkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er als Kondensatorscheibendurchführung aus mittig zueinander angeordneten, den Leiter umgebenden Ringen gestufter Breite aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante ausgeführt ist, wobei die Kondensatorbelegungen so bemessen sind, daß diej durch sie gebildeten Teilkapazitäten, z. B. annähernd den gleichen Wert haben (Abb. 7).
5. 5. Isolierender Abstützkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante gefertigten Scheibe besteht, die auf beiden Seiten mit Ringrippen versehen ist, die. zweckmäßig metallische Belegungen tragen, wobei die Breiten dieser Belegungen so< bemessen sind, daß die Teilkapazitäten der Ringrippen, z. B. annähernd gleichen, Wert haben (Abb. 8).
6. 6. Glatter oder gerippter Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus titandioxydhaltigem keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante besteht und in an sich bekannter Weise am Kopf und Fuß zweckmäßig mit metallisch belegten Versenken versehen, ist, die als vorgeschobene Elektroden wirken (Abb. 9 und 10).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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