NO337354B1 - Koblingselektrode for kapasitiv spenningsavtapping innenfor isolasjonslegemet for en ledning eller en isolator - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en koblingselektrode for kapasitiv spenningstapping inne i et isolasjonslegeme i en byggedel, som har minst ett i isolasjonslegemet innleiret og med høyspenningspotensial pådragbart lederavsnitt, med et av en halvledende plast bestående elektrodeavsnitt og et med elektrodeavsnittet elektrisk forbundet tilslutningselement, som er ført ut fra isolasjonslegemet.

Oppfinnelsen vedrører videre en byggedel med minst ett med høyspenningspotensial pådragbart lederavsnitt og et av isolasjonsmaterialet fremstilt isolasjonslegeme, hvor lederavsnittet er innleiret.

En slik koblingselektrode og en slik byggedel er kjent fra EP 0 400 491 A2. Den er viste koblingselektrode har et ringformet elektrodeavsnitt av et halvledende plastmateriale. På elektrodeavsnittet er det tilformet et som tilslutningsstift utformet tilslutningselement, slik at det foreligger en elektrisk ledende forbindelse mellom tilslutningsstiften og elektrodeavsnittet. Den der viste byggedel har et isolasjonslegeme hvor den nevnte koblingselektroden er innlagt. Tilslutningselementet er ført ut fra isolasjonslegemet, slik at elektrodeavsnittets potensial kan tappes ved hjelp av et hensiktsmessig tilslutningsstøpsel i tilslutningselementet. Det ringformede elektrodeavsnittet omslutter et lederavsnitt, som strekker seg gjennom isolasjonslegemet, idet lederavsnittet og elektrodeavsnittet er anordnet koaksialt i forhold til hverandre. Den beskrevne byggedelen benyttes som en såkalt gjennomføring innenfor høy- og middelsspenningsområdet. Under drift pådras lederavsnittet med et høyspenningspotensial, idet koblingselektroden benyttes som et kapasitivt delerelement, hvor det tilveiebringes et potensial som er proporsjonalt med høyspenningspotensialet og hvormed spenningen i lederavsnittet kan følges. Den kjente koblingselektroden og den kjente byggedelen har den ulempen at ved fremstillingen av byggedelens isolasjonslegeme må koblingselektroden på en relativt komplisert måte posisjoneres ved tilslutningselementet. En slik holding av koblingselektroden under en støpeprosess, vil dessuten være utsatt for feil, slik at det vil kunne forekomme måleunøyaktigheter.

Fra DE 930777 Ul er det kjent en koblingselektrode for kapasitiv spenningstapping inne i et isolasjonslegeme i en byggedel.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en koblingselektrode og en byggedel av den innledningsvis nevnte type, hvilke komponenter er kostnadsgunstige, samtidig som det muliggjøres en nøyaktig innretting av koblingselektroden i det støpeformede isolasjonslegemet.

Denne hensikt oppnås med oppfinnelsen ved hjelp av én av et ikke-ledende materiale bestående holder, som er forbundet med elektrodeavsnittet og har posisjoneringsmidler, hvormed det muliggjøres en isolert lagring av elektrodeavsnittet.

Ifølge oppfinnelsen har koblingselektroden en ikke-ledende holder. Som følge derav er det eksempelvis ifølge oppfinnelsen mulig å bringe koblingselektroden med posisjoneringsmidlene for holderen i kontakt med et område av byggedelen som senere får jordpotensial, uten at man derved i negativ grad påvirker koblingselektrodens elektriske egenskaper. På denne måten skilles posisjoneringen av koblingselektroden og utformingen av et elektrisk tilslutningspunkt ifølge oppfinnelsen.

Hensiktsmessig består isolasjonslegemet av støpeharpiks. Det valgte halvledende plastmaterialet, som elektrodeavsnittet fremstilles av, og støpeharpiks har lignende varmeutvidelseskoeffisienter, slik at det særlig ved store temperaturendringer unngås mekaniske spenninger i isolasjonslegemet.

Hensiktsmessig er det anordnet et med en leder forbundet tilslutningsstøpsel, som kan forbindes med tilslutningselementet. På denne måten kan koblingselektroden

forbindes løsbart med andre elektroniske apparater, eksempelvis beskyttelsesutstyr.

Ifølge en hensiktsmessig videreutvikling er det sørget for tetningsmidler for holding av tilslutningsstøpselet i isolasjonslegemet. Tetningsmidlene anordnes eksempelvis i byggedelens isolasjonslegeme før innføringen av tilslutningsstøpselet. Tilslutningsstøpselet stikkes da helt enkelt inn i byggedelen og skyves mot tetningsmidlene. Ved hjelp av tetningsmidlet muliggjøres det i tillegg til en enkel elektrisk tilslutning av koblingselektrode også en elektrisk isolering av tilslutningsstøpselet i byggedelen. Tetningsmidlene hindrer dessuten inntrenging av fuktighet eller andre forurensninger. Selvfølgelig vil det innenfor rammen av oppfinnelsen også være mulig å feste tetningsmidlene på tilslutningsstøpselet, før dette innføres i isolasjonslegemet.

I en hensiktsmessig videreutvikling består tetningsmidlene av en elastomer. Elastomeren er fordelaktig et isolasjonsmateriale. Den kjente støpingen av tilslutningsstøpselet sammen med tetningsmaterialene, bortfaller ifølge oppfinnelsen. Elastomeren kan hensiktsmessig være en silikongummi eller lignende.

I en foretrukket videreutvikling av oppfinnelsen er tetningsmidlene sperrbare i byggedelens isolasjonslegeme. I isolasjonslegemet vil det da være tilformet eksempelvis sperrespor hvor tetningsmidlene presses inn når tilslutningsstøpselet føres inn. Sperresporene befinner seg eksempelvis i én i isolasjonslegemet anordnet utsparing, i hvilken utsparing tilslutningsstøpselet rager inn. Tetningsmidlene har en slik elastisitet at det muliggjøres en inntrenging i sperresporene og inngrep i disse. Dessuten er elastisiteten innstilt slik at det tilveiebringes en tilstrekkelig stor holdekraft for å hindre en utilsiktet utglidning av tilslutningsstøpselet fra isolasjonslegemet. Tetningsmidlene kan eksempelvis være i form av et eneste tetningselement.

Fordelaktig inneholder den halvledende plast polyfenylensulfid og karbonfibre. En slik blanding gir en tilstrekkelig høy ledningsevne, idet

temperaturutvidelseskoeffisienten vil være tilpasset i stor grad til isolasjonslegemet, som er av støpeharpiks. Mekaniske spenninger mellom elektrodeavsnittet og isolasjonslegemet, med tilhørende materialbrudd, unngås derved. Den halvledende plasten består fortrinnsvis bare av de to nevnte bestanddeler. Det er imidlertid innenfor rammen av en videreutvikling også mulig å benytte vanlige tilsetningsstoffer, idet den angitte andelen av karbonfibre alltid relaterer seg til elektrodeavsnittets totalvekt.

Ifølge en hensiktsmessig videreutvikling ligger andelen av karbonfibre mellom 15 vekt% og 35 vekt%. En karbonfiberandel i dette området har vist seg tilstrekkelig for tilveiebringelse av den nødvendige ledningsevnen.

Fordelaktig er det ikke-ledende materialet polyfenylensulfid. Som allerede nevnt foran i forbindelse med det ved hjelp av karbonandelen halvledende tilveiebrakte elektrodeavsnitt, har polyfenylensulfid en temperaturutvidelseskoeffisient som i hovedsaken svarer til den for støpeharpiks. Således unngår man ifølge oppfinnelsen også spenninger mellom holderen og isolasjonsmaterialet.

Til avvik herfra kan det ikke-ledende materialet innbefattende en blanding av polyfenylensulfid og glassfibre. Glassfibrene forsterker holderen, slik at det oppnås en større mekanisk fasthet. På denne måten kan man unngå en ødeleggelse eller deformering av koblingselektroden, eksempelvis under fremstillingen.

Hensiktsmessig har elektrodeavsnittet en oppruet overflate. En slik oppruet overflate gir bedre forbindelse mellom elektrodeavsnittet og isolasjonslegemet. Derved sikres en løsningsfri forbindelse mellom elektrodeavsnittet og isolasjonslegemet, og utladningsfenomen hindres.

Fordelaktig har holderen en med elektrodeavsnittet forbundet holdering.

I en slik hensiktsmessig videreutvikling er holderingen forbundet med posisjoneringsføtter, hvis frie ender danner de egentlige posisjoneringsmidler.

Byggedelen ifølge oppfinnelsen innbefatter en koblingselektrode som beskrevet foran og kan fremstilles på en enklere og mer kostnadsgunstig måte som følge av koblingselektrodens enklere posisjonering.

Hensiktsmessig er byggedelen en gjennomføring, hvormed det muliggjøres en gjennomføring av ledersnitt med høyspenningspotensiale gjennom en eksempelvis med jordpotensiale pådratt vegg, uten at dette medfører utladningsprosesser.

Til avvik herfra kan byggedelen være en isolator, hvis frie ender er forbundet med byggedeler med høyspenningspotensiale henholdsvis med byggedeler med jordpotensiale.

Fordelaktig er koblingselektroden fullstendig innleiret i isolasjonslegemet.

Ytterligere hensiktsmessige utforminger og fordeler ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av utførelseseksempler, under henvisning til tegningen, hvor det er benyttet de samme henvisningstall for like komponenter. På tegningen viser:

Fig. 1 et perspektivriss av en koblingselektrode ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom en byggedel ifølge oppfinnelsen,

Fig. 3 viser et forstørret utsnitt av byggedelen i fig. 2, og

Fig. 4 viser nok et utførelseseksempel av en byggedel ifølge oppfinnelsen, i tverrsnitt. Fig. 1 viser et utførelseseksempel av en koblingselektrode 1 ifølge oppfinnelsen, i perspektivriss. Koblingselektroden 1 har et ringformet elektrodeavsnitt 2 så vel som en elektrisk med dette forbundet tilslutningsstift 3 som tilslutningselement, som i det i fig. 1 viste eksempel er festet til elektrodeavsnittets 2 nedre ringside og går ut derfra.

Koblingselektroden 1 har videre en holder 4 som på sin befestigelsesside 5 er fast forbundet med elektrodeavsnittet 2. For dette har holderen 4 en med elektrodeavsnittet klemforbundet holdering 4a, som har tre identisk utformede L-formede holdeføtter 4b. De lengre benene til de L-formede holdeføtter 4b på holderen 4, er utformet som frie ender, slik at det derved dannes posisjoneringsmidler 7. De tre frie endene 7 definerer en plan avstillingsflate, hvor koblingselektroden 1 kan opplagres på en sikker og stabil måte.

Koblingselektrodens 1 elektrodeavsnitt 2 er fremstilt av et halvledende plastmateriale, i dette tilfellet polyfenylensulfid med en karbonandel på 30 vekt%. Den elektrisk ikke-ledende holder 4 er derimot fremstilt av ren polyfenylensulfid, forsterket med glassfibre.

Fig. 2 og 3 viser et utførelseseksempel av en byggedel 8 ifølge oppfinnelsen. Den her viste byggedel 8 har et rotasjonssymmetrisk isolasjonslegeme 9 av støpeharpiks. Gjennom isolasjonslegemet 9 går det et lederavsnitt 10, som i de to frie endene er forsynt med festemidler 22, 23. Ved hjelp av disse festemidlene kan lederavsnittet forbindes med ledere som har et høyspenningspotensiale, slik at i driftstilstanden vil lederavsnittet 10 også ha et høyspenningspotensial.

For befestigelse av byggedelen 8, som her er en gjennomføring, i gjennomgangsåpningen i et til jordpotensial liggende hus, benyttes en flens 13, som går inn i isolasjonslegemet 9 og der er avtettet med elastisk materiale. For måling av lederavsnittets 10 potensiale er koblingselektroden 1 innleiret med sitt elektrodeavsnitt 2 i isolasjonslegemet 9, konsentrisk om lederavsnittet 10. Holderen 3 hviler med sine posisjoneringsmidler 7 mot flensen 13. For uttak av elektrodeavsnittets 2 potensiale ved hjelp av tilslutningsstiften 3 er det anordnet ett med en tilslutningsledning 14 forbundet tilslutningsstøpsel 15. Tilslutningsledningen 14 og også tilslutningsstøpselet 15, med unntak av området ved tilslutningsstiften 3, er omgitt av et fleksibelt isolasjonsmateriale. Tilslutningsstøpselet 15 holdes isolert i isolasjonslegemet 10 mot omgivelsene ved hjelp av et tetningsmiddel 16, bestående av et elastisk og ikke-ledende materiale, eksempelvis silikon eller silikongummi. Når tilslutningsstøpselet 15 føres inn i en i isolasjonslegemet 19 utformet utsparing 17 blir tetningsmidlet 16 presset inn i sperrespor i utsparingen 17. Derved klemmes tilslutningsstøpselet 15 fast i utsparingen 17 ved hjelp av det sperrende tetningsmiddel 16, slik at det derved tilveiebringes en stabil og elektrisk tett holding av tilslutningsstøpselet 15.

Fig. 3 viser et større utsnitt av området ved tilslutningsledningen 14 med tilslutningsstøpsel 15 og tetningsmidlet 16. Man ser her at elektrodeavsnittet 2 er fastklemt mot et ytre ringavsnitt 4a i holderen 4. Tilslutningsstiften 3 er i det viste utførelseseksemplet ikke enhetlig utformet med elektrodeavsnittet 2. Isteden er tilslutningsstiften 3 plassert i en innpressingsåpning i elektrodeavsnittet 2 og er klemforbundet med avsnittet der. Tegningsmidlet 16 er i det viste utførelseseksemplet realisert som ett eneste elastisk silikonelement.

Innenfor oppfinnelsens ramme kan det være hensiktsmessig å trekke en krympestrømpe på tilslutningsstøpselet 15 før dette føres inn over tilslutningsstiften 3. På denne måten økes tettheten i samvirke med tetningsmidlet 16. Det skal også nevnes at tetningsmidlene 16 ikke bare behøver ligge inne i utsparingen 17, men også kan være ut fra denne.

Fig. 4 viser nok et utførelseseksempel av en byggedel ifølge oppfinnelsen. Her dreier det seg om en støtteisolering 18. Støtteisoleringen 18 har et lederavsnitt 19. Dette går ikke helt gjennom isolasjonslegemet 9 i støtteisoleringen 18, men har en ende som er helt innleiret i isolasjonslegemet 9. Lederavsnittet 19 har et festemiddel 22 for befestigelse av en her ikke vist leder med høyspenningspotensiale. På den relativt festemidlet motliggende ende av støtteisolatoren 18 danner denne en avstillingsflate, hvor støtteisolatoren 18 kan festes til en overflate som ligger på jordpotensial. Utragende ribber 20 tjener til øking av krypestrekningen langs støtteisolatorens ytre overflate. Videre ser man at en koblingselektrode 1 ifølge

oppfinnelsen er innleiret i isolasjonslegemet 9. Det med elektrodeavsnittet 2 fast og elektrisk ledende forbundne tilslutningselement 3 er i dette eksemplet ikke utformet som en stift, men er ombøyd 90° og er med sin frie ende ført inn i en utsparing 21 i isolasjonslegemet 9.

Støpselets 15 innføringsende er tilpasset utsparingens 21 dybde, slik at det også ved denne utførelsesformen av byggedelen 18 muliggjøres et sikkert uttak av elektrodeavsnittpotensialet. For sikker befestigelse av tilslutningsstøpselet 15 i isolasjonslegemet 9 er det også her benyttet sperrbart tetningsmiddel 16, med tilhørende elektrisk avtetting av tilslutningsstøpselet 15 og hindring av fuktighetsinntrengning i utsparingen 21.

Claims (14)

1. Koblingselektrode (1) for kapasitiv spenningstapping inne i et isolasjonslegeme (9) i en byggedel (8, 18), som har minst ett i isolasjonslegemet (9) innleiret og med høyspenningspotensial pådragbart lederavsnitt (10, 19), med et av en halvledende plast bestående elektrodeavsnitt (2) og et med elektrodeavsnittet (2) elektrisk forbundet tilslutningselement (3), som er ført ut fra isolasjonslegemet (9),karakterisert vedén av et ikke-ledende materiale bestående holder (4), som er forbundet med elektrodeavsnittet (2) og har posisjoneringsmidler (7) hvormed det muliggjøres en isolert opplagring av elektrodeavsnittet (2), og at holderen (4) har en med elektrodeavsnittet (2) forbundet holdering (4a).

2. Koblingselektrode (1) ifølge krav 1, karakterisert vedet med en leder (14) forbundet tilslutningsstøpsel (15), som kan skyves på tilslutningselementet (3).

3. Koblingselektrode (1) ifølge krav 2, karakterisert vedtetningsmidler (16) innrettet for holding av tilslutningsstøpselet (15) i isolasjonslegemet (9).

4. Koblingselektrode (1) ifølge krav 3, karakterisert vedat tetningsmidlene (16) består av en ekstorner.

5. Koblingselektrode (1) ifølge krav 3 eller 4, karakterisert vedat tetningsmidlene (16) er sperrbare i isolasjonslegemet (9).

6. Koblingselektrode (1) ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat det halvledende materialet inneholder polyfenylensulfid og karbonfibre.

7. Koblingselektrode (1) ifølge krav 6, karakterisert vedat andelen av karbonfibre er mellom 15 og 35 vekt% regnet på totalvekten til det halvledende materialet.

8. Koblingselektrode (1) ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat det ikke-ledende materialet består av polyfenylensulfid.

9. Koblingselektrode (1) ifølge et av kravene 1-7, karakterisert vedat det ikke-ledende materialet inneholder en blanding av polyfenylensulfid og glassfibre.

10. Koblingselektrode (1) ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat elektrodeavsnittet (2) har en oppruet overflate.

11. Koblingselektrode (1) ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat holderingen (4a) er forbundet med avstillingsføtter (4b), hvis frie ender danner posisjoneringsmidlene (7).

12. Byggedel (8, 18) med minst ett lederavsnitt (10, 19) som kan pådras med et høyspenningspotensiale, og med et av isolasjonsmateriale fremstilt isolasjonslegeme (9), hvor lederavsnittet (10, 19) er innleiret, karakterisert veden koblingselektrode (1) ifølge et av de foregående krav.

13. Byggedel (8,18) ifølge krav 12, karakterisert vedat koblingselektroden (1) er fullstendig innleiret i isolasjonslegemet (9).

14. Byggedel (8, 18) ifølge krav 12 eller 13, karakterisert vedat det i isolasjonslegemet (9) er anordnet sperrespor for sperring av tetningsmidler.