DE69731480T2

DE69731480T2 - Vertikale kriechstromfeste schirme

Info

Publication number: DE69731480T2
Application number: DE69731480T
Authority: DE
Inventors: Fred E. Bestel; Newcomb Paul STOVING
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: CN1076858C; ID21838A; AU4254197A; EP0934598A4; CA2264608A1; EP0934598B1; BR9712046A; AU712646B2; EP0934598A1; US5747765A; BR9712046B1; JP2000502836A; CA2264608C; WO1998011581A1; JP3295435B2; DE69731480D1; TW366506B; CN1230286A; MY117916A; ES2229388T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hülle für einen Hochspannungs-Unterbrecher.
Hochspannungs-Unterbrecher werden gewöhnlich am oberen Ende einer Struktur bzw. Hülle aus Epoxidharz oder Porzellan montiert, die eine Innenkammer umfasst, um den Unterbrecher und eine Betätigungsstange aufzunehmen. DE 26 17 004 gibt einen Hoch- und Mittelspannungsunterbrecher dieses Typs an.
Die Struktur muss dafür ausgebildet sein, einen Kriechstrom, d. h. das Kriechen von Ladungen entlang der Oberfläche der Wand bzw. der Struktur von dem hohen Potential zu einem Rahmen auf Erdpotential in Folge einer Oberflächenverunreinigung zu verhindern, die sich aufgrund einer Kondensation auf der Oberfläche aufbaut. Außerdem muss die Struktur dafür ausgebildet sein, das direkte Überschlagen von Ladungen zwischen dem Unterbrecher und der Basis zu verhindern. Allgemein ist die zum Verhindern des Kriechstroms erforderliche Länge der Oberfläche länger als die zum Verhindern einer Überschlags erforderliche Länge. Dementsprechend sind die Haltestrukturen gewöhnlich größer als erforderlich.
Außerdem ist die Basis einer Hülle aus Epoxidharz an einem Rahmen bzw. einer Struktur am unteren Ende der Halterung festgeschraubt. Dazu werden Gewindemuttern in eine Form eingesetzt, bevor die Hülle aus Epoxidharz gegossen wird. Das fertige Gussprodukt umfasst dann eine Vielzahl von Muttern, die verwendet werden können, um die Hülle an einem Rahmen festzuschrauben. Unter Umständen können jedoch versehentlich zwei oder mehr Muttern fehlen oder mit einem falschen Winkel eingesetzt sein, sodass die Stabilität des fertigen Produkts gefährdet ist. Außerdem können die Muttern bei einer ungleichmäßigen Belastung herausgezogen werden, wodurch die Stabilität der Struktur ebenfalls beeinträchtigt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen, indem ein Aufbau genutzt wird, in dem ein Kriechstrom vermieden werden kann, ohne dass eine Struktur vorgesehen werden muss, die größer als für das Verhindern von Überschlägen erforderlich ausgebildet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau vorzusehen, der einfacher ausgebildet werden kann als derjenige aus dem Stand der Technik und eine höhere Stabilität bietet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Hülle für einen Unterbrecher angegeben, die umfasst:
einen Hauptkörper, der einen Innenhohlraum umfasst,
wobei der Innenhohlraum an einem ersten Ende einen Raum für den Unterbrecher aufweist,
wobei der Innenhohlraum eine Innenwand umfasst, die sich von dem Raum für den Unterbrecher zu einem zweiten Ende der Hülle erstreckt,
eine Einrichtung am zweiten Ende der Hülle, die zur Befestigung der Hülle dient, dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenwand in drei oder mehr Abschnitte unterteilt ist, deren Durchmesser mit Annäherung zu dem Unterbrecher abnimmt, indem entsprechende konzentrische Schirme überlappend angeordnet sind.
Ein Beispiel für einen Unterbrecher gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
1 eine Ansicht einer Unterbrecherhülle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine Analyse der mechanischen Beanspruchung eines Teils der Hülle von 1 zeigt,
3 eine Spannungsverteilung in der Hülle von 1 zeigt,
4 eine Verteilung des elektrischen Felds in der Hülle von 1 zeigt,
5 eine Seitenansicht einer Einsatzanordnung zeigt, die in der Hülle von 1 verwendet wird,
6 eine Draufsicht auf die Einsatzanordnung von 5 zeigt,
7 eine Spannungsverteilung rund um die Einsatzanordnung von 5 zeigt,
8 ein elektrisches Feld um die Einsatzanordnung von 5 zeigt, und
9 einen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird auf 1 Bezug genommen, die eine Hülle bzw. Halterung 10 für einen Unterbrecher 12 zeigt. Die Hülle 10 umfasst eine Innenkammer 14, durch die sich eine Betä tigungsstange (nicht gezeigt) erstreckt, um den Unterbrecher 12 mit einem Aktivierungsmechanismus (nicht gezeigt) in dem Rahmen 16 unter der Hülle 10 zu verbinden.
Die Hülle 10 kann aus Epoxidharz oder einem anderen geeigneten Material gegossen werden, das dem Beanspruchungen während des Betriebes des Unterbrechers 12 widerstehen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein zykloaliphatisches, vorgefülltes und unter Hitze aushärtendes Zweikomponenten-Epoxidharz zum Ausbilden der Hülle verwendet.
Wenn der Abstand zwischen dem Unterbrecher 12 und dem Rahmen 16 nicht ausreicht, kann ein als Überschlagen bezeichnetes Phänomen auftreten, bei dem die Ladung von dem Unterbrecher 12 zu dem Rahmen 16 überspringt. Dementsprechend muss der Abstand zwischen dem Unterbrecher 12 und dem Rahmen 16 größer als eine vorbestimmte Distanz (Überschlagdistanz) sein, die je nach den Betriebsbedingungen und Spannungen des Unterbrechers 12 zu bestimmen ist.
Außerdem kann eine Ladung entlang der Innenwand 18 oder der Oberfläche der Innenkammer 14 kriechen. Dementsprechend sollte die Länge der Wand 18 größer als eine bestimmte Distanz sein, um einen Kriechstrom zu verhindern. Gewöhnlich ist der zum Verhindern eines Kriechstroms erforderliche Abstand größer als die Überschlagsdistanz. Um also einen Kriechstrom zu verhindern, sind die Strukturen aus dem Stand der Technik größer ausgebildet, als für das Verhindern von Überschlagen erforderlich ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Faltungen 20 in der Innenwand 18 vorgesehen, um die Gesamtlänge der Innenwand 18 zu verlängern und dadurch die Wahrscheinlichkeit eines Kriechstroms zu vermindern. Wegen der durch die Faltungen 20 verlängerten Länge der Wand kann ein Kriechstrom verhindert werden, ohne dass die Hülle 10 größer vorgesehen werden muss, als für das Verhindern von Überschlagen erforderlich ist.
Die Faltungen 20 können so breit und tief sein, wie es die Gussbeschränkungen und mechanischen Beschränkungen erlauben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Faltung 20 ungefähr 1,3 cm (1/2 Zoll) tief, sodass ungefähr 2,5 cm (1 Zoll) an zusätzlicher Kriechdistanz pro Faltung vorgesehen werden.
Die Faltungen 20 können gegossen werden, indem während des Gussprozesses ein Stößel oder Kern in die Innenkammer 14 eingesetzt wird. Da die Wände 22 der Faltungen 20 im wesentlichen parallel zu der Innenwand 18 der Innenkammer 14 vorgesehen werden, kann der Stößel einfach eingesetzt und herausgezogen werden.
Ein zusätzlicher Vorteil des Aufbaus der Innenkammer 14 liegt darin, dass aufgrund der Faltungen 20 die Innenwand durch eine Vielzahl von überlappenden schirmartigen Abschnitten 24 gebildet wird. Wenn also in die Innenkammer 14 eingedrungene Feuchtigkeit kondensiert und Wasser entlang der Wand 18 nach unten fließt, tropft das Wasser von jeder der Faltungen 20 nach unten und verhindert so einen kontinuierlichen Wasserstrom, der einen Kriechstrom fördern würde. Jeder der Schirme 24 dient dazu, die darunter liegenden Schirme 24 vor Nässe zu schützen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Wand 18 der Kammer 14 zwei Faltungen 20. Es kann aber auch je nach der besonderen Anwendung des Unterbrechers eine andere Anzahl von Faltungen 20 verwendet werden.
Alternativ hierzu kann eine Verlängerung der Gesamtwandlänge erreicht werden, indem beim Gießen ein Gewindestößel verwendet wird, der nach dem Gießen aus dem Formhohlraum herausgezogen werden kann, indem der Stößel gedreht wird, um ihn von dem Gussteil zu lösen. Das auf diese Weise in der Innenwand 18 gegossene Gewinde 118 kann sich um mehr als 360° erstrecken und kann 1,3 cm (1/2 Zoll) tief sein. 9 ist eine Querschnittansicht einer durch einen Gewindestößel ausgebildeten Hülle.
2 zeigt eine Analyse der mechanischen Beanspruchung eines Teils der Hülle 10 von 1. Wie in 2 gezeigt, liegt die höchste mechanische Beanspruchung bei ungefähr 5 × 10⁵ N/m², wenn eine Hebellast von 11,3, kg (25 Pfund) auf ein Ende eines Arms ausgeübt wird, der sich von der oberen Seite der Hülle erstreckt. Die Beanspruchung ist weit unter der Belastungsgrenze des Epoxidharzes. Dementsprechend vermindert die Faltungen 20 die Stabilität der Hülle 10 nicht.
3 und 4 zeigen die elektrische Beanspruchung der Hülle 10. Insbesondere zeigt 3 die Spannungsverteilung um die Kammer 14. 4 zeigt das elektrische Feld (Beanspruchung), d. h. die Spannungsgradientenvariation der Kammer 14.
Um die Hülle 10 und den Unterbrecher 12 zu halten, werden Gewindemuttern 26 während des Gussprozesses in die Basis der Hülle eingesetzt. Vorzugsweise sind die Muttern gleichmäßig in einem Kreismuster beabstandet. Schrauben (nicht gezeigt) werden dann verwendet, um die Hülle 10 an dem Rahmen 16 zu befestigen.
Um die Montage zu vereinfachen und die Stabilität des fertigen Produkts zu erhöhen, werden die Muttern 26 auf einer Einsatzanordnung 28 vorangeordnet. Die Anordnung 28 umfasst vorzugsweise ein Paar von Ringen 30, 32, die konzentrisch angeordnet sind. Siehe 5 und 6. Die Gewindemuttern 26 können an den Ringen 30, 32 festgeschweißt oder auf andere Weise befestigt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sich acht Muttern 26 gleichmäßig mit Winkeln von 45° zwischen den konzentrischen Ringen 30, 32 angeordnet. Der ungefähre Durchmesser der Einsatzanordnung 28 beträgt 0,12 m (4,6 Zoll).
Die Einsatzanordnung 28 kann in eine Form eingesetzt werden, bevor die Hülle 10 gegossen wird, sodass wie in 2 gezeigt die Beanspruchungswerte in der Nähe der Ringe 30, 32 relativ niedrig sind.
7 zeigt ein Spannungspotential, wobei eine Hülle 10 mit der Einsatzanordnung 28 an einer Struktur festgeschraubt ist, die auch ein Hochspannungspotential enthält. 8 zeigt das elektrische Feld (Beanspruchung) um die Ringe 30, 32 herum. Es ist deutlich, dass die Ringe 30, 32 das elektrische Feld unter den kritischen Punkt senken.

Claims

Hülle (10) für einen Unterbrecher (12), mit: einem Hauptkörper (10), der einen Innenhohlraum (14) umfasst, wobei der Innenhohlraum (14) an einem ersten Ende einen Raum für den Unterbrecher (12) aufweist, wobei der Innenhohlraum (14) eine Innenwand (18) umfasst, die sich von dem Raum für den Unterbrecher zu einem zweiten Ende der Hülle (10) erstreckt, eine Einrichtung (26) am zweiten Ende der Hülle (10), die zur Befestigung der Hülle (10) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (18) in drei oder mehr Abschnitte unterteilt ist, deren Durchmesser mit Annäherung zu dem Unterbrecher (12) abnimmt, indem entsprechende konzentrische Schirme (24) überlappend angeordnet sind.
Hülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Schirme (24) zylindrisch ist.
Hülle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkörper (10) aus Epoxidharz ausgebildet ist.
Hülle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrischen Schirme (24) Wände (22) aufweisen, die im wesentlichen parallel zu der Wand (18) des Innenhohlraums (14) ausgebildet sind.