Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
COLUMNAR SUPPORT INSULATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/061872
Kind Code:
A1
Abstract:
An electrical conductor (6) is supported by means of a support insulator (1). The support insulator (1) comprises a housing region (5) for the electrical conductor (6) and a base region (7) for placing the support insulator (1) on a supporting surface. The central section (2), arranged between the base region (7) and the housing region (5) is formed by coalescing branches (3,4).

Inventors:
DIESSNER ARMIN (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/003888
Publication Date:
July 22, 2004
Filing Date:
November 21, 2003
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
DIESSNER ARMIN (DE)
International Classes:
H01B17/18; (IPC1-7): H01B17/18
Foreign References:
DE10128842A12002-12-19
US6198039B12001-03-06
EP1205946A12002-05-15
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) mit einem zent ralen Abschnitt (2), an dessen Enden sich einerseits ein Aufnahmebereich (5) für den elektrischen Lei ter (6,6a, 6b, 6c) und andererseits ein Fußbereich (7) an schließen sowie mit einer durchgehenden Ausnehmung (13) im zentralen Abschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Abschnitt (2) aus zwei von dem einen Ende zu dem anderen Ende aufeinander zulaufend ausgerichteten Zweigen gebildet ist.
2. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweige (3,4) zu dem Ende des Fußbereiches (7) aufein ander zulaufen.
3. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehende Ausnehmung (13) im Wesentlichen parallel zur Längsachse des elektrischen Leiters (6,6a, 6b, 6c) aus gerichtet ist.
4. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweige (3,4) an dem Ende mit dem Aufnahmebereich (5) im Querschnitt gesehen tangential an dem elektrischen Leiter (6,6a, 6b, 6c) in eine den Leiter (6,6a, 6b, 6c) rohr förmig umgebende Isolierumhüllung (9) übergehen.
5. Säulenförmiger Stützisolator (l, la, lb, lc) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung einer axialen Verschiebbarkeit des Lei ters (6), dieser eine Verdickung (10) aufweist, die form schlüssig mit der Isolierumhüllung (9) zusammenwirkt.
6. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung einer axialen Verschiebbarkeit des Lei ters (6,6a, 6b, 6c) dieser eine Ausnehmung (13,13a, 13b) aufweist, die formschlüssig mit der Isolierumhüllung (9) zusammenwirkt.
7. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem Fußbereich (7) zu dem Aufnahmebe reich (5) der Umfang der Außenkontur des Stützisola tors (1, la, lb, lc) zunimmt.
8. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehende Ausnehmung (13) einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist.
9. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Abschnitt (2) eine trapezförmige Außenkontur aufweist.
10. Säulenförmiger Stützisolator (1, la, lb, lc) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass dem Fußbereich (7) eine Feldsteuerelektrode zugeordnet ist.
Description:
Beschreibung Säulenförmiger Stützisolator Die Erfindung bezieht sich auf einen säulenförmigen Stütziso- lator mit einem zentralen Abschnitt, an dessen Enden sich ei- nerseits ein Aufnahmebereich für den elektrischen Leiter und andererseits ein Fußbereich anschließen sowie mit einer durchgehenden Ausnehmung im zentralen Abschnitt.

Ein derartiger säulenförmiger Stützisolator ist beispielswei- se aus der Offenlegungsschrift DE 199 52 719 Al bekannt. Die dort beschriebenen Ausgestaltungsvarianten eines Isolators weisen eine sehr kompakte nahezu würfel-oder quaderförmige Gestalt auf. Bei einer Verwendung derartiger Isolatoren in Bereichen von Hoch-und Höchstspannungen sind die bekannten Isolatoren relativ großvolumig auszugestalten, um geforderte Abstände zu überbrücken. Aufgrund des großen Volumens weisen die bekannten Isolatorkonstruktionen eine hohe Masse auf.

Weiterhin weisen die bekannten Isolatoren eine ungünstige Gestalt hinsichtlich der Verteilung des elektrischen Feldes entlang ihrer Ausdehnung zwischen dem spannungsführenden e- lektrischen Leiter und der im Regelfall Erdpotential führen- den Standflächen des Isolators auf.

Weitere Ausgestaltungsvarianten von säulenförmigen Stütziso- latoren sind beispielsweise aus der Figur 9 des Aufsatzes "Review of high-voltage gas breakdown and insulators in compressed gas"von Alan H. Cookson, Seiten 303 bis 312 in IEEE PROC., Vol. 128, Pt. A. No. 4, May 1981 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stützisolator der eingangs genannten Art so auszubilden, dass

er bei einem verringerten Volumen an Isoliermaterial eine hinreichende Stabilität zum Tragen eines elektrischen Leiters aufweist.

Die Aufgabe wird bei einem säulenförmigen Stützisolator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der zentrale Abschnitt aus zwei von dem einen Ende zu dem an- deren Ende aufeinander zulaufend ausgerichteten Zweigen ge- bildet ist.

Mit aufeinander zulaufend ausgerichteten Zweigen sind mecha- nisch gut belastbare Anordnungen zu konstruieren, welche eine verhältnismäßig geringe Masse aufweisen. Derartige Konstruk- tionen sind beispielsweise nach Art eines"Fachwerkes"aus- gestaltbar. Um die Belastbarkeit der Zweige weiter zu erhö- hen, können die Zweige selbst verschiedene Querschnitte auf- weisen. So lassen sich beispielsweise ovale, konkave oder halbkreisartige Querschnitte realisieren. Derartige Ausge- staltungen sind mit bekannten Gussverfahren in einer einfa- chen und kostengünstigen Weise herstellbar.

Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Zweige zu dem Ende des Fußbereiches aufeinander zulaufen.

Bei einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich im Fußbereich eine kleine Aufstützfläche des Isolators. Dies ist insbeson- dere vorteilhaft, wenn der elektrische Leiter innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses verlegt und abgestützt werden soll.

Aufgrund der gekrümmten Wandung eines rohrförmigen Gehäuses sind säulenförmige Stützisolatoren mit einer geringen Aufla- gebereich des Fußbereiches günstig einzusetzen. So ist der zwischen dem gekrümmten Rohr und dem Fußbereich gebildete Hohlraum relativ klein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die durchgehende Ausnehmung im Wesentlichen parallel zur Längsachse des elektrischen Leiters ausgerichtet ist.

Durch die parallele Ausrichtung der durchgehenden Ausnehmung zu der Längsachse des elektrischen Leiters ist die Verwendung von einfachen Gussverfahren zur Herstellung des Isolators er- möglicht. Weiterhin ist durch diese Ausgestaltung der Über- gang der Zweige in den Aufnahmebereich für den elektrischen Leiter unter Bildung einer stetigen Kontur ausgestaltbar.

Verschwenkungen oder Sprünge, welche die mechanische Belast- barkeit vermindern, sind so vermieden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Zweige an dem Ende mit dem Aufnahmebereich im Querschnitt gesehen tangential an dem elektrischen Leiter in eine den Leiter rohrförmig umgebende Isolierumhüllung übergehen.

Die rohrförmige Isolierumhüllung beeinflusst in positiver Weise die Verteilung des elektrischen Feldes längs des säu- lenförmigen Stützisolators. Durch die rohrförmige Isolierum- hüllung wird das elektrische Feld in der Nähe des elektri- schen Leiters auf einer geringen Länge verhältnismäßig stark reduziert. Dadurch ist die entlang der Zweige in Richtung des Fußbereiches auftretende Feldstärke verringert. Somit ist es möglich, bei einer relativ geringen Gesamthöhe des Stütziso- lators eine hohe Potentialdifferenz zwischen dem Aufnahmebe- reich für den elektrischen Leiter und dem Fußbereich des Stützisolators sicher abzubauen.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zur Verhin- derung einer axialen Verschiebbarkeit des Leiters, dieser ei- ne Verdickung aufweist, die formschlüssig mit der Isolierum- hüllung zusammenwirkt.

Durch die Verdickung des Leiters ist während des Fertigungs- prozesses der Ort für die Befestigung des Stützisolators festgelegt. Der Stützisolator kann um die Verdickung herum beispielsweise mittels eines Gussverfahrens gegossen werden.

Die Verdickung verhindert eine axiale Verschiebbarkeit des Isolators auf dem Leiter. Neben der formschlüssigen Festle- gung des Stützisolators durch die Verdickung wirkt die Verdi- ckung selbst als Feldsteuerelektrode. Das elektrische Feld wird durch die Feldsteuerelektrode günstig beeinflusst, so dass die Isolierumhüllung keiner dielektrischen Überlast aus- gesetzt ist.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zur Verhin- derung einer axialen Verschiebbarkeit des Leiters dieser eine Ausnehmung aufweist, die formschlüssig mit der Isolierumhül- lung zusammenwirkt.

Eine Ausnehmung gestattet es, das Isoliermaterial mittels Formschluss an dem elektrischen Leiter vor einer Verdrehung und/oder Verschiebung zu sichern. Dabei kann es vorgesehen sein, dass auch Kombinationen aus Verdickungen des elektri- schen Leiters und Ausnehmungen die Wirksamkeit des Form- schlusses von Isoliermaterial und Leitermaterial weiter erhö- hen.

Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass ausgehend von dem Fußbereich zu dem Aufnahmebereich der Umfang der Au- ßenkontur des Stützisolators zunimmt.

Durch die Zunahme des Umfanges der Außenkontur des Stütziso- lators weist der Stützisolator eine keulenartige Gestalt auf.

Dadurch ist es ermöglicht, einen großen Aufnahmebereich für den elektrischen Leiter auszubilden, in welchem der elektri- sche Leiter sowohl mechanisch als auch dielektrisch stabil gehalten wird. Durch eine derartige Ausgestaltung ist eine leichte Auslenkung des Stützisolators aus der Senkrechten un- problematisch. Durch die schmal zulaufende Außenkontur im Fußbereich ist auch bei einer Auslenkung ein ausreichender Abstand zwischen der Oberfläche des Stützisolators sowie der den Stützisolator tragenden Fläche gegeben.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die durchge- hende Ausnehmung einen im Wesentlichen dreieckigen Quer- schnitt aufweist.

Eine durchgehende Ausnehmung mit dreieckigem Querschnitt ist dazu geeignet, die in den Zweigen auftretenden Kräfte um die Öffnung herum in den Fußbereich zu leiten. Bei einer entspre- chend abgerundeten Kontur der Ausnehmung an den drei Ecken verteilen sich die mechanischen Kräfte in den Zweigen güns- tig.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der zentrale Ab- schnitt eine trapezförmige Außenkontur aufweist.

Eine trapezförmige Außenkontur kann zum Einen durch die auf- einander zulaufend ausgerichteten Zweige gebildet sein und zum Anderen können die Zweige selbst eine trapezförmige Ge- stalt aufweisen.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass dem Fußbe- reich eine Feldsteuerelektrode zugeordnet ist.

Durch den Einsatz einer Feldsteuerelektrode im Fußbereich des Stützisolators ist eine Steuerung des elektrischen Feldes in diesem Bereich ermöglicht. Dabei kann die Feldsteuerelektrode insbesondere derart gestaltet sein, dass sie eine zuverlässi- ge elektrische Kontaktierung der Elektrodenanordnung mit der den Stützisolator tragenden Fläche gewährleistet. Eine derar- tige Feldsteuerelektrode ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 25 300 AI bekannt. Die dort be- schriebene Feldsteuerelektrode kann mit einem erfindungsgemä- ßen säulenförmigen Stützisolator kombiniert werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrie- ben.

Dabei zeigt die Figur 1 eine erste Variante eines Stützisolators in einer Seitenansicht, die Figur 2 einen Schnitt entlang der Achse A-A des in der Fi- gur 1 dargestellten Stützisolators, die Figur 3 eine zweite Variante eines entlang der Achse A-A geschnittenen säulenförmigen Stützisolators, die Figur 4 eine dritte Variante eines entlang der Achse A-A geschnittenen säulenförmigen Stützisolators sowie die

Figur 5 eine vierte Variante eines entlang der Achse A-A geschnittenen säulenförmigen Stützisolators.

Die Figuren 6,7 und 8 zeigen jeweils einen Schnitt entlang der in der Figur 1 dargestellten Achse B-B mit verschiedenen Querschnittsvarianten der Zweige.

Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines säulenförmigen Stützisolators 1 in einer ersten Variante. Der zentrale Ab- schnitt 2 ist aus einem ersten Zweig 3 und einem zweiten Zweig 4 gebildet. Die Enden des zentralen Abschnittes 2 wei- sen einerseits einen Aufnahmebereich 5 für einen elektrischen Leiter 6 auf. Andererseits schließt sich an den zentralen Ab- schnitt 2 ein Fußbereich 7 an. Der Fußbereich 7 stützt sich auf einer Fläche einer Wandung 8 ab. Die Wandung 8 ist bei- spielsweise eine metallische Rohrwandung, welche das Kapse- lungsgehäuse einer druckgasisolierten Schaltanlage oder eines druckgasisolierten Rohrleiters ausbildet. Um den elektrischen Leiter 6 ist der Aufnahmebereich 5 in Form einer rohrförmigen Isolierumhüllung 9 ausgebildet. Die Zweige 3,4 erstrecken sich längs einer zwischen dem Aufnahmebereich 5 und dem Fuß- bereich 7 verlaufenden Achse. Zur Verlängerung des Kriechwe- ges entlang ihrer Oberfläche können die Zweige 3,4 eine Be- schirmung aufweisen oder geschwungen ausgeführt sein. Ausge- hend von der rohrförmigen Isolierumhüllung liegen der erste Zweig 3 sowie der zweite Zweig 4 im Wesentlichen tangential zu dem elektrischen Leiter 6. Der erste Zweig 3 sowie der zweite Zweig 4 gehen im Aufnahmebereich 5 in die rohrförmige Isolierumhüllung 9 über. An dem fußbereichseitigen Ende des ersten Zweiges 3 und des zweiten Zweiges 4 sind der erste Zweig 3 und der zweite Zweig 4 mit einer Basis verbunden. Wie in der in der Figur 1 dargestellten Ansicht erkennbar, weist der säulenförmige Isolator 1 eine tropfenförmige Außenkontur

auf. Zwischen den einander zugewandten Oberflächenabschnitten des ersten Zweiges 3 und des zweiten Zweiges 4 sowie dem Fuß- bereich 7 und der rohrförmigen Isolierumhüllung 9 ist eine durchgreifende Ausnehmung 10 gebildet. Die Ausnehmung 10 weist einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf, wo- bei die jeweiligen Ecken abgerundet ausgeführt sind. In dem Fußbereich 7 ist eine Feldsteuerelektrode 11 angeordnet. Die Feldsteuerelektrode 11 bewirkt eine günstige Beeinflussung des elektrischen Feldes im Bereich des Überganges von der Wandung 8 zu dem Fußbereich 7.

Ein Schnitt durch die erste Variante des Stützisolators 1, der entlang der in der Figur 1 gezeigten Achse A-A verläuft, ist in der Figur 2 dargestellt. Die zylinderförmige Gestalt des elektrischen Leiters 6 weist im Bereich des säulenförmi- gen Stützisolators 1 eine umlaufende Verdickung 12 auf. Die umlaufende Verdickung 12 ist vollständig von der rohrförmigen Isolierumhüllung 9 umgeben. In dem Randbereich der rohrförmi- gen Isolierumhüllung 9 überdeckt diese die Verdickung 12 vollständig und reicht bis auf die Mantelfläche des zylindri- schen elektrischen Leiters 6 hinab. Die Verdickung 12 weist aufgrund der Vergrößerung des Umfanges des elektrischen Lei- ters 6 im Bereich des säulenförmigen Stützisolators 1 eine das elektrische Feld verteilende Wirkung auf. Die rohrförmige Umhüllung 9 stellt zwischen dem elektrischen Leiter 6 bzw. der Verdickung 12 und der Wandung 8 eine umlaufende Barriere dar. Diese Barriere bewirkt eine Steuerung des Abbaus der zwischen dem elektrischen Leiter 6 und der Wandung 8 beste- henden Potentialdifferenz. Durch die Barriere erfolgt ein im Vergleich zu dem in der Umgebung des elektrischen Leiters be- findlichen Gas günstigerer Abbau der Potentialdifferenz. Ent- lang der Zweige 3,4 ist dadurch eine verringerte elektrische Feldstärke zu halten. Durch die Schrägstellung der Zweige 3,

4 ist zusätzlich der Kriechweg entlang deren Oberfläche ver- längert. Die Zweige 3,4 des zentralen Abschnittes 2 weisen jeder für sich eine trapezförmige Kontur auf (siehe Figur 2).

Ebenso bilden der erste Zweig 3 und der zweite Zweig 4 ge- meinsam eine trapezförmige Außenkontur aus (siehe Figur 1).

Die Figur 3 zeigt eine Abwandlung des in der Figur 2 darge- stellten Schnittes durch einen säulenförmigen Stützisolator.

Die in der Figur 3 dargestellte zweite Variante eines Stütz- isolators la stützt einen zylinderförmigen elektrischen Lei- ter 6a mit einem durchgängig konstanten Querschnitt.

Die in der Figur 4 dargestellte dritte Variante eines säu- lenförmigen Stützisolators 1b stützt einen elektrischen Lei- ter 6c, welcher im Bereich des Stützisolators eine umlaufende Ausnehmung 13 aufweist.

Bei dem in der Figur 5 gezeigten Schnitt durch eine vierte Ausgestaltungsvariante eines säulenförmigen Stützisolators Ic weist der elektrische Leiter 6c einen verdickten Abschnitt auf, in welchen weitere Ausnehmungen 13a, 13b eingebracht sind.

Die Figuren 6,7 und 8 zeigen verschiedene Varianten von Querschnitten von Zweigen gemäß der in der Figur 1 darge- stellten Schnittebene B-B. Die Figur 6 weist halbkreisförmige Querschnitte der Zweige auf. Die Figur 7 zeigt Zweige mit ei- nem konkaven Querschnitt. Die Figur 8 zeigt Zweige mit einem ovalen bzw. elliptischen Querschnitt.

Die in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Details sind unter- einander kombinierbar, so dass eine Vielzahl von in den Figu- ren nicht dargestellten Kombinationen erzeugbar ist.