EP3659160A1 - Hochspannungsgerät mit keramischen abstandselementen und dessen verwendung - Google Patents

Hochspannungsgerät mit keramischen abstandselementen und dessen verwendung

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EP3659160A1
EP3659160A1 EP18779226.2A EP18779226A EP3659160A1 EP 3659160 A1 EP3659160 A1 EP 3659160A1 EP 18779226 A EP18779226 A EP 18779226A EP 3659160 A1 EP3659160 A1 EP 3659160A1
Authority
EP
European Patent Office
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housing
component
voltage device
ceramic
electrical
Prior art date
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Pending
Application number
EP18779226.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Göpfert
Sebastian Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HSP Hochspannungsgeraete GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3659160A1 publication Critical patent/EP3659160A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/04—Leading of conductors or axles through casings, e.g. for tap-changing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/22—Cooling by heat conduction through solid or powdered fillings
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase AC
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions

Definitions

  • the invention relates to a high voltage device with a Ge ⁇ housing and at least one electrically isolated from the housing component.
  • the at least one component is spaced apart and mechanically connected to the housing by the Ge ⁇ housing.
  • the invention further comprises the use of the above-described high-voltage device.
  • High-voltage devices in particular transducers or instrument transformers for voltages up to 1200 kV and / or a few thousand amperes are z. B. from US 3,525,908 known.
  • a housing, for. B. arranged on an insulator comprises spatially ⁇ Lich facilities such.
  • the conductor is electrically contacted with terminals on the insulator and / or on the housing, which are electrically isolated from the housing.
  • the terminals are designed for connecting electrical lines of power grids, electrical consumers and / or generators.
  • high currents in the range of several thousand amperes flow over the conductor from one terminal to the other.
  • the high currents at the connections can lead to a strong heat development.
  • the housing is electrically isolated from the terminals and / or connectable or connected electrical lines.
  • the connections are z. B. formed as an insulated component on the housing, in particular in the form of a metal plate ⁇ Me.
  • the surface of the metal plate allows Küh ⁇ ment with the ambient air and heat dissipation the environment or environment.
  • a formation of copper, in particular with a coating of nickel is possible. This leads to high costs and the limited outer surface of the connections leads to a limited heat dissipation to the environment. For high primary currents warming above allowable limits for temperature can be made and sufficient coloursab ⁇ drove through the terminals may be impossible.
  • Object of the present invention is to provide a high voltage ⁇ device and its use, which avoid the problems described above.
  • it is an object to provide a high-voltage device whose connections in the form of at least one electrically insulated component teilgüns ⁇ tig, simple, mechanically stable and compact who ⁇ can, with high simultaneous possible heat dissipation from the insulated component.
  • the specified object is achieved by a high ⁇ voltage device with the features according to claim 1 and / or by the use of the high-voltage device according to claim 12.
  • Advantageous embodiments of the high-voltage device according to the invention and its use are specified in the subclaims. In this case, objects of the main claims with each other and with features of subclaims and features of the dependent claims can be combined with each other.
  • An inventive high-voltage device comprises a housing and at least one electrically insulated from the housing component.
  • the at least one component is spaced apart from the housing arranged ⁇ and mechanically stable connected to the housing in particular. Between the housing and the at least one component is at least one ceramic spacer angeord ⁇ net.
  • the arrangement of the at least one component on the housing beab ⁇ stands, with at least one ceramic spacer between the housing and the at least one component, made ⁇ light good electrical insulation of the at least one component from the housing, at the same time good heat transfer or thermal conductivity over the at least a ceramic spacer element.
  • the housing serves as a cooling surface, with large Oberflä ⁇ che, which made a good release of heat to the environment ⁇ light.
  • Elements or components of the high-voltage device can be electrically contacted via the electrically insulated component, in particular in the interior of the housing, wherein the electrically insulated component forms a cost-effective, simple, mechanically stable and compact connection or connection element.
  • the ceramic spacer element may be a ceramic disc and / or a ceramic sleeve and / or a ceramic plate, in particular ⁇ clamped, in particular hollow cylindrical formed with a circular base and / or with a continuous opening along a central axis.
  • the at least one component can be fastened to the housing by means of fastening means, in particular by means of screws and / or fastening means which are insulated electrically from the component.
  • fastening means in particular by means of screws and / or fastening means which are insulated electrically from the component.
  • the at least one component With ceramic discs and / or ceramic sleeves and / or ceramic plates, which have a particular continuous, in particular circular and / or rectangular opening in the middle, the at least one component can be well, ie mechanically stable and electrically isolated, fixed by screws on the housing, the screws may each be passed through the continuous, in particular circular opening of the ceramic disc and / or ceramic sleeve.
  • the ceramic discs and / or ceramic sleeves maintain a fixed, mechanically stable distance between the at least one component and the ceramic sleeve. housing, and allow an electrical insulation of the at least one component from the housing while maintaining good heat exchange ⁇ between the at least one component and the housing. This is associated with the advantages described above.
  • the ceramic spacer may have a high electrical resistance and a high thermal conductivity.
  • At least one electrical contact element, insbeson ⁇ particular at least one screw can be included, for elec- step contacting the at least one component with ⁇ we iquess an element of the high voltage device in the interior of the housing.
  • the high-voltage device can be designed in the manner of an instru ⁇ ment transformer. Electrical elements in the instrument transformer, ie in the housing, eg. As conductors, coils and / or capacitors can, via the at least one electrical contacting element, in particular via the we ⁇ least one screw, with the outer terminal or the at least one component, and in particular associated electrical lines and / or busbars be electrically contacted.
  • the at least one electrically insulated from the housing component may comprise at least one connection element for connecting electrical lines and / or busbars, in particular for electrical connection to power lines, electrical consumers and / or power generators.
  • the high voltage device can be electrically connected to fulfill a predetermined function according to the type of Gerä ⁇ tes.
  • the at least one component electrically insulated from the housing may comprise at least one plate-shaped element, in particular at least one cuboidal plate and / or one composed of plate-shaped elements L-shaped element to ⁇ summarize. Both connection elements and contacting elements can be arranged well on, in and / or on the plate-shaped element, and good electrical contact between elements can be produced simply and cost-effectively via the plate-shaped element.
  • the at least one electrically insulated from the housing component may consist of a metal, in particular copper and / or steel, and / or a metal, in particular copper and / or steel and / or alloys include. This gives good electrical conductivity and thermal conductivity via the component which is electrically insulated from the housing, with the advantages described above.
  • the housing in particular a cylindrical housing, may consist of a metal, in particular cast iron, and / or comprise a metal, in particular cast iron.
  • a good thermal conductivity over the housing is given, and heat, which is produced at the electrically isolated from the housing component, for. B. on the electrical connections and / or connecting surfaces with connection elements and / or Mulltechnikselemen- th as well as in the component itself, in the current-carrying state, can be easily discharged through the housing, and especially well over a large area of the housing to the environment.
  • the at least one ceramic spacer element can be made of an aluminum oxide, silicon carbide, boron nitride or aluminum nitride ceramic and / or an aluminum oxide,
  • Silicon carbide, boron nitride or aluminum nitride ceramic include. These have a high thermal conductivity, in particular greater than 30 or ⁇ sondere greater than 100 W / (m ⁇ K), and a low electrical conductivity and a high resistivity, in particular greater than 10 12 ohm-meters or greater than 10 10 ohm-meters at 20 ° C. This provides a good electrical insulation between the housing and the electrical from the housing Given insulated component, with good thermal conductivity and dissipation of excess heat on the ceramic distance ⁇ element.
  • An electrical contact between the at least one electrically insulated from the housing member and elements in the housing, in particular transformer parts, can via at least one electrical contacting element, in particular we ⁇ iquess a screw occur, particularly with a current carrying capacity in the range of a few thousand amps.
  • FIGURE is a schematic oblique view of a portion of a Ge ⁇ koruses 2 of a Hochnapssgerä ⁇ tes 1, spaced apart by an electrically insulated from the housing 2, the housing 2 via ceramic spacers component according to the invention.
  • 3 In the single figure in perspective view a part of a Ge ⁇ koruses 2 of a high-voltage device 1 according to the invention is provided ⁇ , 3. with a spaced from the housing 2 component, the component 3 serves as a port or terminal of the high-voltage device 1 to which z.
  • the component 3 has the shape of a plate, in particular an Crude ⁇ celtic plate. An angle of 90 degrees is enclosed by two parts of the plates, each part being cuboid. The angled portion of the plate faces away from the housing 2, in particular perpendicularly away from the adjacent housing surface, wherein the other part of the plate is arranged pa ⁇ rallel to the adjacent housing surface.
  • the spaced from the housing 2 component 3 is z.
  • steel copper and / or coated with nickel. For cost reasons, cheaper materials such.
  • aluminum aluminum
  • the housing 2 is made of a metal, for. As steel, cast iron, copper and / or aluminum.
  • the housing 2 and the component 3 are each highly electrically conductive and have good thermal conductivity.
  • Were ⁇ me z is the component 3 directly to the environment.
  • the housing 2 is due to its large surface area capable of large amounts of
  • the high voltage device 1 is z.
  • a In ⁇ strument Transformer in particular a current transformer for measuring currents in power lines.
  • a housing 2 is arranged on an insulator.
  • the housing 2 is z. B. spherical or cup-shaped, with a substantially circular or quadrangular bottom.
  • a spaced apart from the housing 2 component 3 is arranged, for. B. with a connected overhead line.
  • the inventive high-voltage device 1 is z. B. electrically connected between the high voltage line to measure the current through the high voltage line. Voltages of up to 1,200 kV and currents of several thousand amperes at OF INVENTION ⁇ to the invention high voltage device 1 can rest or flow over the ER-making modern high-voltage equipment. 1
  • six screws are arranged as electrical contacting elements 7 in the arranged pa ⁇ rallel to the housing 2, plate-shaped part of the component 3, that is screwed and / or guided by the plate, and electrically isolated from the housing, through the housing 2 from the outside guided inward, and electrically connected to the Lei ⁇ ter in the housing 2.
  • the electrically insulated from the housing 2 component 3 is screwed on Be ⁇ fixing means 5 to the housing 2 in a mechanically stable ver ⁇ connected, ie, for example on the housing. 2
  • spacers 6 are arranged between the housing 2 and the component.
  • the spacer elements 6 can likewise be designed in the form of circular washers or can be in the form of hollow-cylinder-shaped sleeves. In particular circular ⁇ round, continuous openings along the central axis of the Ab ⁇ stand elements 6 allow passing the screws 5 through the spacer elements 6, ie the screws 5 are passed through the spacer elements 6 and the Ab ⁇ stand elements 6 spatially comprise a portion of the screws fifth
  • the thickness or height of the spacer elements 6 and the sockets 4 together determine the distance of the component 3 from the housing 2.
  • the spacer elements 6 electrically isolate the component 3 from the housing 2.
  • the insulation 8 in particular in the form of plastic washers, electrically isolates the component 3 from the housing 2 and the screws 5 from the component 3.
  • the screws 5 may be coated insulating, z. B. with Tef-ion, and / or the implementation has a significantly larger diameter than the screw shaft and the screws 5 are guided centrally through the implementation, and / or the implementation is coated insulating, z. B. painted, and / or the ceramic spacers 6 have at least two diameters, one larger and one smaller
  • the ceramic spacers 6 are z.
  • the insulation 8 may consist of plastic washers or also of electrically insulating ceramic and act analogously to the ceramic spacers 6. It can be provided 4 sockets or fasteners 5, in particular ⁇ special screws can be inserted directly into the housing or screwed.
  • the component 3 may be angle ⁇ shaped, or z.
  • High voltage devices 1 can z. As current transformers, voltage transformers, combi transducers, gauges for gas-insulated Switchgear, optical converters and / or high voltage scarf ⁇ ter be.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)
  • Installation Of Bus-Bars (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochspannungsgerät (1) mit einem Gehäuse (2) und wenigstens einem elektrisch vom Gehäuse (2) isoliertem Bauteil (3). Das wenigstens eine Bauteil (3) ist beabstandet vom Gehäuse (2) angeordnet und mechanisch mit dem Gehäuse (2) verbunden. Zwischen dem Gehäuse (2) und dem wenigstens einem Bauteil (3) ist wenigstens ein keramisches Abstandselement (6) angeordnet. Die erfindungsgemäße Verwendung des Hochspannungsgeräts (1) umfasst, dass Wärme, welche an Anschlusselementen des wenigstens einen elektrisch vom Gehäuse (2) isolierten Bauteils (3) entsteht, vom Bauteil (3) über das wenigstens eine keramische Abstandselement (6) auf das Gehäuse (2) übertragen wird und vom Gehäuse (2) an die Umwelt abgegeben wird.

Description

Beschreibung
Hochspannungsgerät mit keramischen Abstandselementen und des¬ sen Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Hochspannungsgerät mit einem Ge¬ häuse und wenigstens einem elektrisch vom Gehäuse isoliertem Bauteil. Das wenigstens eine Bauteil ist beabstandet vom Ge¬ häuse angeordnet und mechanisch mit dem Gehäuse verbunden. Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung des zuvor beschriebenen Hochspannungsgeräts.
Hochspannungsgeräte, insbesondere Messwandler bzw. Instrument Transformer für Spannungen bis zu 1200 kV und/oder einige tausend Ampere, sind z. B. aus der US 3,525,908 bekannt. Ein Gehäuse, z. B. auf einem Isolator angeordnet, umfasst räum¬ lich Einrichtungen, wie z. B. Spulen zum Messen von hohen Spannungen und/oder Strömen. Die Spulen sind im Gehäuse um einen Leiter angeordnet, an welchem hohe Spannungen anliegen und/oder durch welchen zu vermessene hohe Ströme fließen, wobei das Gehäuse mit einem elektrisch isolierendem Medium, z. B. Öl, SF6 und/oder Clean Air befüllt ist. Der Leiter ist elektrisch kontaktiert mit Anschlüssen am Isolator und/oder am Gehäuse, welche vom Gehäuse elektrisch isoliert sind. Die Anschlüsse sind ausgebildet zum Anschließen von elektrischen Leitungen von Stromnetzen, elektrischen Verbrauchern und/oder Stromerzeugern. Im Gebrauch fließen hohe Ströme im Bereich von einigen tausend Ampere über den Leiter von einem zum anderen Anschluss. Dabei können die hohen Ströme an den An- Schlüssen zu einer starken Wärmeentwicklung führen.
Das Gehäuse ist elektrisch von den Anschlüssen und/oder anschließbaren bzw. angeschlossenen elektrischen Leitungen isoliert. Die Anschlüsse sind z. B. als ein isoliertes Bauteil an dem Gehäuse ausgebildet, insbesondere in Form einer Me¬ tallplatte. Die Fläche der Metallplatte ermöglicht eine Küh¬ lung mit der Umgebungsluft und eine Abführung der Wärme an die Umgebung bzw. Umwelt. Um eine Erwärmung der Anschlüsse zu reduzieren, ist eine Ausbildung aus Kupfer, insbesondere mit einer Beschichtung aus Nickel, möglich. Dies führt zu hohen Kosten und die begrenzte Außenfläche der Anschlüsse führt zu einer begrenzten Wärmeabfuhr an die Umgebung. Bei hohen Primärströmen kann eine Erwärmung oberhalb zulässiger Grenzwerte für eine Temperatur erfolgen und eine ausreichende Wärmeab¬ fuhr über die Anschlüsse kann unmöglich sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hochspannungs¬ gerät und dessen Verwendung anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme vermeiden. Insbesondere ist es Aufgabe, ein Hochspannungsgerät anzugeben, dessen Anschlüsse in Form wenigstens eines elektrisch isolierten Bauteils kostengüns¬ tig, einfach, mechanisch stabil und kompakt ausgebildet wer¬ den können, mit gleichzeitig hoher möglicher Wärmeabfuhr von dem isolierten Bauteil.
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hoch¬ spannungsgerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch die Verwendung des Hochspannungsgeräts gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hochspannungsgeräts und dessen Verwendung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar .
Ein erfindungsgemäßes Hochspannungsgerät umfasst ein Gehäuse und wenigstens ein elektrisch vom Gehäuse isoliertes Bauteil. Das wenigstens eine Bauteil ist beabstandet vom Gehäuse ange¬ ordnet und mit dem Gehäuse insbesondere mechanisch stabil verbunden. Zwischen dem Gehäuse und dem wenigstens einem Bauteil ist wenigstens ein keramisches Abstandselement angeord¬ net . Die Anordnung des wenigstens einen Bauteils am Gehäuse beab¬ standet, mit wenigstens einem keramischen Abstandselement zwischen dem Gehäuse und dem wenigstens einem Bauteil, ermög¬ licht eine gute elektrische Isolation des wenigstens einen Bauteils vom Gehäuse, bei gleichzeitig guter Wärmeübertragung bzw. Wärmeleitfähigkeit über das wenigstens eine keramische Abstandselement. Wärme, welche an Anschlüssen des Hochspan¬ nungsgerätes in Form des wenigstens einen Bauteils z. B. bei einem hohen Stromfluss entsteht, kann gut über das wenigstens eine keramische Abstandselement auf das Gehäuse übertragen werden. Das Gehäuse dient als Kühlfläche, mit großer Oberflä¬ che, welche eine gute Abgabe von Wärme an die Umwelt ermög¬ licht. Über das elektrisch isolierte Bauteil können Elemente bzw. Komponenten des Hochspannungsgeräts elektrisch kontak- tiert werden, insbesondere im Inneren des Gehäuses, wobei das elektrisch isolierte Bauteil einen kostengünstigen, einfachen, mechanisch stabilen und kompakten Anschluss bzw. ein Anschlusselement bildet. Das keramische Abstandselement kann eine Keramikscheibe und/oder eine Keramikhülse und/oder eine Keramikplatte, ins¬ besondere geklemmt sein, insbesondere hohlzylinderförmig mit kreisrunder Grundfläche ausgebildet und/oder mit durchgehender Öffnung entlang einer Mittelachse. Das wenigstens eine Bauteil kann an dem Gehäuse mit Hilfe von Befestigungsmitteln befestigt sein, insbesondere mit Hilfe von Schauben und/oder elektrisch vom Bauteil isolierten Befestigungsmitteln. Mit Keramikscheiben und/oder Keramikhülsen und/oder Keramikplatten, welche eine insbesondere durchgehende, insbesondere kreisrunde und/oder rechteckige Öffnung mittig aufweisen, kann das wenigstens eine Bauteil gut, d. h. mechanisch stabil und elektrisch isoliert, über Schrauben am Gehäuse befestigt werden, wobei die Schrauben jeweils durch die durchgehende, insbesondere kreisrunde Öffnung der Keramikscheibe und/oder Keramikhülse hindurchgeführt sein können. Die Keramikscheiben und/oder Keramikhülsen halten einen festen, mechanisch stabilen Abstand zwischen dem wenigstens einen Bauteil und dem Ge- häuse, und erlauben eine elektrische Isolation des wenigstens einen Bauteils vom Gehäuse bei gleichzeitig gutem Wärmeaus¬ tausch zwischen dem wenigstens einen Bauteil und dem Gehäuse. Damit sind die zuvor beschriebenen Vorteile verbunden.
Das keramische Abstandselement kann einen hohen elektrischen Widerstand und einen hohen Wärmeleitwert aufweisen. Dadurch ist eine gute elektrische Isolation des wenigstens einen Bau¬ teils vom Gehäuse, bei gleichzeitig gutem Wärmeaustausch zwi- sehen dem wenigstens einen Bauteil und dem Gehäuse gewähr¬ leistet .
Wenigstens ein elektrisches Kontaktierungselement , insbeson¬ dere wenigstens eine Schraube, kann umfasst sein, zum elekt- rischen Kontaktieren des wenigstens einen Bauteils mit we¬ nigstens einem Element des Hochspannungsgeräts im Inneren des Gehäuses. Das Hochspannungsgerät kann nach Art eines Instru¬ ment Transformers ausgebildet sein. Elektrische Elemente im Instrument Transformer, d. h. im Gehäuse, z. B. Leiter, Spu- len und/oder Kondensatoren, können über das wenigstens eine elektrische Kontaktierungselement, insbesondere über die we¬ nigstens eine Schraube, mit dem äußeren Anschluss bzw. dem wenigstens einen Bauteil, und insbesondere damit verbundenen elektrischen Leitungen und/oder Stromschienen, elektrisch kontaktiert sein.
Das wenigstens eine elektrisch vom Gehäuse isolierte Bauteil kann wenigstens ein Anschlusselement zum Anschließen von elektrischen Leitungen und/oder Stromschienen umfassen, ins- besondere zum elektrischen Anschluss an Stromnetzleitungen, elektrischen Verbrauchern und/oder Stromerzeugern. Dadurch kann das Hochspannungsgerät elektrisch angeschlossen werden, um eine vorbestimmte Funktion entsprechend der Art des Gerä¬ tes zu erfüllen.
Das wenigstens eine elektrisch vom Gehäuse isolierte Bauteil kann wenigstens ein plattenförmiges Element, insbesondere we- nigstens eine quaderförmige Platte und/oder ein aus platten- förmigen Elementen zusammengesetztes L-förmiges Element um¬ fassen. Sowohl Anschlusselemente als auch Kontaktierungsele- mente können an, im und/oder auf dem plattenförmigen Element gut angeordnet werden und ein guter elektrischer Kontakt zwischen Elementen kann über das plattenförmige Element einfach und kostengünstig erzeugt werden.
Das wenigstens eine elektrisch vom Gehäuse isolierte Bauteil kann aus einem Metall, insbesondere Kupfer und/oder Stahl bestehen, und/oder ein Metall, insbesondere Kupfer und/oder Stahl und/oder Legierungen, umfassen. Dadurch ist eine gute elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit über das elektrisch vom Gehäuse isolierte Bauteil gegeben, mit den zu- vor beschriebenen Vorteilen.
Das Gehäuse, insbesondere ein zylinderförmiges Gehäuse, kann aus einem Metall, insbesondere Gusseisen bestehen, und/oder ein Metall, insbesondere Gusseisen umfassen. Dadurch ist eine gute Wärmeleitfähigkeit über das Gehäuse gegeben, und Wärme, welche am elektrisch vom Gehäuse isolierten Bauteil entsteht, z. B. an den elektrischen Verbindungen und/oder Verbindungsflächen mit Anschlusselementen und/oder Kontaktierungselemen- ten sowie im Bauteil selbst, im stromdurchflossenen Zustand, kann gut über das Gehäuse, und insbesondere gut über eine große Fläche des Gehäuses, an die Umwelt abgegeben werden.
Das wenigstens eine keramische Abstandselement kann aus einer Aluminiumoxid-, Siliziumkarbid-, Bornitrid- oder Aluminium- nitrid-Keramik sein und/oder eine Aluminiumoxid-,
Siliziumkarbid-, Bornitrid- oder Aluminiumnitrid-Keramik umfassen. Diese weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, insbe¬ sondere größer 30 bzw. größer 100 W / (m x K) , und eine geringe elektrische Leitfähigkeit bzw. einen hohen spezifischen Widerstand, insbesondere größer 1012 Ohm-Meter bzw. größer 1010 Ohm-Meter bei 20°C. Dadurch ist eine gute elektrische Isolation zwischen dem Gehäuse und dem elektrisch vom Gehäuse isolierten Bauteil gegeben, mit guter Wärmeleitfähigkeit bzw. Ableitung von Überschusswärme über das keramische Abstands¬ element .
Eine erfindungsgemäße Verwendung des zuvor beschriebenen Hochspannungsgeräts umfasst, dass Wärme, welche an Anschluss elementen des wenigstens einen elektrisch vom Gehäuse isolierten Bauteils, insbesondere zum Anschließen von elektrischen Leitungen und/oder Stromschienen, entsteht, vom Bautei über das wenigstens eine keramische Abstandselement auf das Gehäuse übertragen wird, und vom Gehäuse an die Umwelt abge¬ geben wird.
Ein elektrischer Kontakt zwischen dem wenigstens einen elektrisch vom Gehäuse isoliertem Bauteil und Elementen im Gehäuse, insbesondere Transformatorteilen, kann über wenigstens ein elektrisches Kontaktierungselement , insbesondere über we¬ nigstens eine Schraube, erfolgen, insbesondere mit einer Stromtragfähigkeit im Bereich von einigen tausend Ampere.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung des Hochspannungsgeräts gemäß Anspruch 12 sind analog den zuvor beschrie¬ benen Vorteilen des erfindungsgemäßen Hochspannungsgeräts gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche¬ matisch in der einzigen Figur dargestellt und nachfolgend nä¬ her beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur schematisch in Schrägansicht einen Teil eines Ge¬ häuses 2 eines erfindungsgemäßen Hochspannungsgerä¬ tes 1, mit einem elektrisch vom Gehäuse 2 isoliertem, vom Gehäuse 2 über keramische Abstandselemente beabstandeten Bauteil 3. In der einzigen Figur ist in Schrägansicht ein Teil eines Ge¬ häuses 2 eines erfindungsgemäßen Hochspannungsgerätes 1 dar¬ gestellt, mit einem vom Gehäuse 2 beabstandeten Bauteil 3. Das Bauteil 3 dient als Anschluss bzw. Anschlusselement des Hochspannungsgerätes 1, an welchem z. B. elektrische Leitun¬ gen, Stromschienen und/oder Einrichtungen, wie z. B. elektrische Verbraucher und/oder Stromerzeuger, angeschlossen werden. Diese können z. B. an das Bauteil 3 angeschraubt, ange¬ lötet, angeschweißt und/oder angeklemmt werden. Das Bauteil 3 weist die Form einer Platte auf, insbesondere einer abgewin¬ kelten Platte. Ein Winkel von 90 Grad wird von zwei Teilen der Platten eingeschlossen, wobei jeder Teil quaderförmig ausgebildet ist. Der abgewinkelte Teil der Platte weist vom Gehäuse 2 weg, insbesondere senkrecht von der benachbarten Gehäuseoberfläche weg, wobei der andere Teil der Platte pa¬ rallel zur benachbarten Gehäuseoberfläche angeordnet ist.
Das vom Gehäuse 2 beabstandete Bauteil 3 ist z. B. aus Stahl, Kupfer und/oder beschichtet mit Nickel. Aus Kostengründen können auch billigere Materialien wie z. B. Aluminium
und/oder Gusseisen verwendet werden. Das Gehäuse 2 ist aus einem Metall, z. B. Stahl, Gusseisen, Kupfer und/oder Aluminium. Das Gehäuse 2 und das Bauteil 3 sind jeweils elektrisch gut leitend sowie gut wärmeleitend ausgebildet. Durch die ge- ringe Oberfläche des Bauteils 3 wird vom Bauteil 3 wenig Wär¬ me direkt an die Umwelt, z. B. die Umgebungsluft abgegeben. Das Gehäuse 2 ist durch seine große Oberfläche in der Lage, große Mengen an Wärmeengerie an die Umgebung bzw. Umwelt ab¬ zugeben, und kann somit als Kühlfläche dienen.
Das erfindungsgemäße Hochspannungsgerät 1 ist z. B. ein In¬ strument Transformer, insbesondere ein Current Transformer zum Messen von Strömen in Hochspannungsleitungen. Auf einem Isolator, z. B. einem gerippten, säulenförmigen Keramik- und/oder Silikon-Isolator, welcher als Träger dient und der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt ist, ist ein Gehäuse 2 angeordnet. Das Gehäuse 2 ist z. B. kugelförmig oder topfförmig, mit einem im Wesentlichen kreisrunden oder viereckigen Boden. An gegenüberliegenden Seiten ist jeweils ein vom Gehäuse 2 beabstandetes Bauteil 3 angeordnet, z. B. mit einer angeschlossenen Oberlandleitung. Das erfindungsge- mäße Hochspannungsgerät 1 ist z. B. elektrisch zwischen die Hochspannungsleitung geschaltet, um den Strom über die Hochspannungsleitung zu messen. Dabei können Spannungen von bis zu 1200 kV und Ströme von einigen tausend Ampere am erfin¬ dungsgemäßen Hochspannungsgerät 1 anliegen bzw. über das er- findungsgemäße Hochspannungsgerät 1 fließen.
Zum Messen von insbesondere hohen Strömen sind z. B. im Gehäuse 2 Spulen um einen Leiter angeordnet, über welche der Strom in der Leitung insbesondere induktiv gemessen werden kann. Der Leiter im Gehäuse 2, welcher der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt ist, ist über elektrische Kon¬ taktierungselemente 7 mit dem Bauteil 3 elektrisch verbunden. Z. B. können Schrauben und/oder Bolzen, z. B. aus Kupfer und/oder Stahl, und/oder insbesondere Schweißverbindungen, elektrisch isoliert vom Gehäuse 2, durch das Gehäuse 2 von innen nach außen geführt sein, und den Leiter mit dem Bauteil 3 elektrisch verbinden. In der Figur sind beispielhaft sechs Schrauben als elektrische Kontaktierungselemente 7 in dem pa¬ rallel zum Gehäuse 2 angeordneten, plattenförmigen Teil des Bauteils 3 angeordnet, d. h. durch die Platte geschraubt und/oder geführt, und elektrisch vom Gehäuse isoliert, durch das Gehäuse 2 von außen nach innen geführt, und mit dem Lei¬ ter im Gehäuse 2 elektrisch verbunden. Das vom Gehäuse 2 elektrisch isolierte Bauteil 3 ist über Be¬ festigungsmittel 5 mechanisch stabil mit dem Gehäuse 2 ver¬ bunden, d. h. z. B. an dem Gehäuse 2 angeschraubt. Im Ausführungsbeispiel der Figur sind am Gehäuse 2 Buchsen 4 mit z. B. Innengewinden vorgesehen, in welchen die Schrauben 5 zum Be- festigen des Bauteils 3 eingeschraubt sind. Vier Schrauben 5, zwei auf der linken Seite des Bauteils 3 und zwei auf der rechten Seite des Bauteils 3, dienen der mechanischen Befes- tigung des Bauteils 3 am Gehäuse 2. Um einen elektrischen Kontakt zwischen den Schrauben 5 und dem Bauteil 3 zu verhindern, d. h. für eine elektrische Isolation des Bauteils 3 vom Gehäuse 2, sind z. B. zwischen den Schraubenköpfen am Bauteil 3 und dem Bauteil 3 Isolierungen 8 angeordnet, insbesondere in Form von Plastikunterlegscheiben.
Zur elektrischen Isolation sind zwischen dem Gehäuse 2 und dem Bauteil 3 keramische Abstandselemente 6 angeordnet. Die Abstandselemente 6 können ebenfalls in Form von kreisrunden Unterlegscheiben ausgebildet sein, oder in Form von hohlzy- linderförmigen Hülsen ausgebildet sein. Insbesondere kreis¬ runde, durchgehende Öffnungen entlang der Mittelachse der Ab¬ standselemente 6 ermöglichen ein Durchführen der Schrauben 5 durch die Abstandselemente 6, d. h. die Schrauben 5 sind durch die Abstandselemente 6 hindurchgeführt und die Ab¬ standselemente 6 umfassen räumlich einen Bereich der Schrauben 5. Die Dicke bzw. Höhe der Abstandselemente 6 und der Buchsen 4 bestimmen zusammen den Abstand des Bauteils 3 vom Gehäuse 2. Auf der Seite des Bauteils 3 zum Gehäuse 2 hin isolieren die Abstandselemente 6 elektrisch das Bauteil 3 vom Gehäuse 2. Auf der Seite des Bauteils 3 vom Gehäuse 2 weg isoliert die Isolierung 8, insbesondere in Form von Plastikunterlegscheiben, elektrisch das Bauteil 3 vom Gehäuse 2 bzw. die Schauben 5 vom Bauteil 3.
Für eine elektrische Isolierung der Schrauben 5 im Bereich der Durchführung durch das Bauteil 3 vom Bauteil 3, können die Schrauben 5 isolierend beschichtet sein, z. B. mit Tef- Ion, und/oder die Durchführung weist einen erheblich größeren Durchmesser als der Schraubenschaft auf und die Schrauben 5 sind mittig durch die Durchführung geführt, und/oder die Durchführung ist isolierend beschichtet, z. B. lackiert, und/oder die keramischen Abstandselemente 6 weisen wenigstens zwei Durchmesser auf, einen größeren und einen kleineren
Durchmesser als die Durchführung, wobei die Abstandselemente 6 mit dem kleineren Durchmesser bzw. im verjüngten Bereich in bzw. durch die Durchführung hindurch ragen. Dadurch ist eine gute elektrische Isolation zwischen dem Bauteil 3 und dem Ge¬ häuse 2 über die keramischen Abstandselemente 6 möglich. Über die Kontaktfläche, insbesondere die Auflagefläche des
Bauteils 3 auf den Abstandselementen 6, und über die Kontakt¬ fläche, insbesondere die Auflagefläche der Abstandselemente 6 auf dem Gehäuse 2 bzw. den Buchsen 4 des Gehäuses 2, erfolgt eine gute Wärmeleitung. Wärme, welche am oder im Bauteil 3 z. B. durch große Ströme im Bereich von einigen tausend Ampere und den Kontaktwiderständen und/oder dem Leitungswiderstand des Bauteils 3 entsteht, wird über die gut wärmeleiten¬ den keramischen Abstandselemente 6 auf das Gehäuse 2 übertra¬ gen. Über die große Außenfläche des Gehäuses 2 wird die Wärme gut an die Umwelt abgegeben. Dadurch sind bei sehr großen
Stromstärken Normwerte der maximalen Temperatur der Anschlüsse 3 des Hochspannungsgeräts 1 erfüllbar.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei- nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der
Technik kombiniert werden. So kann genau ein keramisches Ab¬ standselement 6 oder es können mehrere keramische Abstands¬ elemente 6 vorgesehen sein. Die keramischen Abstandselemente 6 sind z. B. aus einer Aluminiumoxid-, Siliziumkarbid-, Bor- nitrid- oder Aluminiumnitrid-Keramik. Es können auch andere Keramiken verwendet werden, insbesondere mit großem spezifischen elektrischen Widerstand und hoher Wärmeleitfähigkeit. Die Isolierungen 8 können aus Plastikunterlegscheiben oder ebenfalls aus elektrisch isolierender Keramik bestehen und analog den keramischen Abstandselementen 6 wirken. Es können Buchsen 4 vorgesehen sein oder Befestigungsmittel 5, insbe¬ sondere Schrauben, können direkt in die Gehäusewandung eingebracht bzw. eingeschraubt werden. Das Bauteil 3 kann winkel¬ förmig sein, oder z. B. flach plattenförmig ohne Winkel, ins- besondere mit einer Grundfläche rechteckig, rund oder ellip¬ tisch. Hochspannungsgeräte 1 können z. B. Stromwandler, Spannungswandler, Kombiwandler, Messwandler für gasisolierte Schaltanlagen, optische Wandler und/oder Hochspannungsschal¬ ter sein.
Bezugs zeichenliste
1 Hochspannungsgerät, insbesondere Messwandler
2 Gehäuse
3 elektrisch isoliertes Bauteil
4 Buchse
5 Befestigungsmittel, insbesondere Schraube
6 keramisches Abstandselement, insbesondere Keramikscheibe
7 elektrisches Kontaktierungselement ins Gehäuse, insbeson¬ dere Schraube
8 Isolierung, insbesondere Plastikunterlegscheiben

Claims

Patentansprüche
1. Hochspannungsgerät (1) mit einem Gehäuse (2) und wenigs¬ tens einem elektrisch vom Gehäuse (2) isoliertem Bauteil (3), wobei das wenigstens eine Bauteil (3) beabstandet vom Gehäuse (2) angeordnet ist und mechanisch mit dem Gehäuse (2) verbun¬ den ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Gehäuse (2) und dem wenigstens einem Bauteil (3) wenigstens ein keramisches Abstandselement (6) angeordnet ist .
2. Hochspannungsgerät (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das keramisches Abstandselement (6) eine Keramikscheibe und/oder eine Keramikhülse ist, insbesondere hohlzylinderför- mig mit kreisrunder Grundfläche ausgebildet und/oder mit durchgehender Öffnung entlang einer Mittelachse.
3. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das keramische Abstandselement (6) einen hohen elektrischen Widerstand und einen hohen Wärmeleitwert aufweist.
4. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Bauteil (3) an dem Gehäuse (2) mit Hilfe von Befestigungsmitteln (5) befestigt ist, insbesondere mit Hilfe von Schauben und/oder elektrisch vom Bauteil (3) isolierten Befestigungsmitteln.
5. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektrisches Kontaktierungselement (7), insbe¬ sondere wenigstens eine Schraube, umfasst ist, zum elektri¬ schen Kontaktieren des wenigstens einen Bauteils (3) mit we¬ nigstens einem Element des Hochspannungsgeräts (1) im Inneren des Gehäuses (2) .
6. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hochspannungsgerät (1) nach Art eines Instrument Trans¬ formers ausgebildet ist.
7. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine elektrisch vom Gehäuse (2) isolierte Bau¬ teil (3) wenigstens ein Anschlusselement zum Anschließen von elektrischen Leitungen und/oder Stromschienen umfasst, insbesondere zum elektrischen Anschluss an Stromnetzleitungen, elektrischen Verbrauchern und/oder Stromerzeugern.
8. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine elektrisch vom Gehäuse (2) isolierte Bau¬ teil (3) wenigstens ein plattenförmiges Element, insbesondere wenigstens eine quaderförmige Platte und/oder ein aus plat¬ tenförmigen Elementen zusammengesetztes L-förmiges Element umfasst .
9. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine elektrisch vom Gehäuse (2) isolierte Bau- teil (3) aus einem Metall, insbesondere Kupfer und/oder Stahl besteht, und/oder ein Metall, insbesondere Kupfer und/oder Stahl und/oder Legierungen, umfasst.
10. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (2), insbesondere ein zylinderförmiges Gehäuse, aus einem Metall, insbesondere Gusseisen besteht, und/oder ein Metall, insbesondere Gusseisen umfasst.
11. Hochspannungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine keramische Abstandselement (6) aus einer Aluminiumoxid-, Siliziumkarbid-, Bornitrid- oder Aluminium¬ nitrid-Keramik ist und/oder eine Aluminiumoxid-,
Siliziumkarbid-, Bornitrid- oder Aluminiumnitrid-Keramik umfasst .
12. Verwendung des Hochspannungsgeräts (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Wärme, welche an Anschlusselementen des wenigstens einen elektrisch vom Gehäuse (2) isolierten Bauteils (3), insbesondere zum Anschließen von elektrischen Leitungen und/oder Stromschienen, entsteht, vom Bauteil (3) über das wenigstens eine keramische Abstandselement (6) auf das Gehäuse (2) über¬ tragen wird und vom Gehäuse (2) an die Umwelt abgegeben wird.
13. Verwendung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein elektrischer Kontakt zwischen dem wenigstens einen elektrisch vom Gehäuse (2) isoliertem Bauteil (3) und Elementen im Gehäuse (2), insbesondere Transformatorteilen, über wenigstens ein elektrisches Kontaktierungselement (7), insbesondere über wenigstens eine Schraube, erfolgt, insbesondere mit ei- ner Stromtragfähigkeit im Bereich von einigen tausend Ampere.
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