Gekapselte Schaltanlage für NUttel- und Hochspannung Bei einer bekannten Vollisolierung sind unter Spannung stehende Teile, beispielsweise langgestreckte Leitungen, wie etwa Sammelschienen und dergleichen, konzentrisch in röhrenförmigen Behältern unter gebracht. Der Raum zwischen dem Stromleiter und dem geerdeten Behälter ist mit einer hochwertigen Isolation ausgefüllt. Als Isolation kann Luft mit höherem Druck oder<B>Öl</B> verwendet werden.
Da sol che Behälter nur in begrenzter Länge hergestellt wer den können, eine vollständige Schaltanlage aber aus einer grossen Zahl solcher Behälter zusammengesetzt ist, erfordert diese Bauform die Verlegung zahlreicher Luft- bzw. ölleitungen innerhalb der Schaltanlage, damit jeder einzelne Behälter nach der Montage oder nach einer Reparatur mit dem Isoliermittel ge füllt werden kann. Diese Bauform erfordert ausser dem überwachungseinrichtungen für den Luftdruck innerhalb der Behälter, weil davon die Isolierfestig- keit entscheidend abhängt.
Wird<B>Öl</B> verwendet, so müssen ölüberwachungseinrichtungen vorgesehen sein, weil das<B>Öl</B> über längere Zeit altert und sich damit seine Isoliereigenschaften verringern. Der Auf wand ist also recht beträchtlich.
Es ist daher auch schon eine andere Bauform der Vollisolierung bekannt, bei der die meist röhren förmigen Behälter für die einzelnen Phasenleiter mit Giessharz gefüllt sind. Bei dieser Bauform ergibt sich ein Fugenproblem, das besondere Schwierigkeiten bereitet. Dort, wo zwei Behälter aneinanderstossen, entsteht eine Fuge, die natürlich in radialer Richtung vom Leiter zur Behälterwand die gleiche elektrische Festigkeit aufweisen muss wie an anderer Stelle im Behälter selbst.
Um diese elektrische Festigkeit her zustellen, hat man die Fugen schräg gelegt, so dass die Giessharzfüllungen an der Stossstelle gleichsam trichterförmig ineinandergreifen. Durch diese Bau- form wird aber der Ausbau einzelner Anlagenteile sehr erschwert. Ausserdem muss die Fuge auf ihrer ganzen Länge nach der Montage mit einem Isolier mittel ausgefüllt werden, das eine ähnliche Dielek- trizitätskonstante hat wie das Material, aus dem die Vollisolierung besteht. Bei der Ausfüllung der Fugen muss peinlichst darauf geachtet werden, dass keine Luft- oder Gaseinschlüsse entstehen.
Sind solche Luft- oder Gaseinschlüsse vorhanden, so ergeben sie Stör schichten, die infolge der hohen Feldbeanspruchung schon bei Betriebsspannung glimmen und dadurch die benachbarte feste Isolation allmählich zerstören.
Anderseits ist auch die sogenannte Teilisolierung bekanntgeworden. Dabei ist der Leiter mit einer Schicht eines festen Isoliermaterials umhüllt, deren Isolierfestigkeit grösser ist als die einer gleich starken Luftschicht, aber geringer als die eines geerdeten Kabels. Die Schicht des festen Isoliermaterials nimmt also nicht die volle Spannung auf. Vielmehr ist zur Isolierung gegenüber einem anderen Phasenleiter oder gegenüber Erde ein gewisser Luftabstand erforder lich. Zur Isolierung gegen Erde, beispielsweise an Befestigungsstellen, sind zusätzliche Isolationsmittel erforderlich.
Trotzdem hat sich diese Teilisolierung eingeführt, weil die Kosten erheblich niedriger liegen als bei vollisolierten Anordnungen der eingangs er wähnten Art und weil die Leiterverlegung meist ohne Schwierigkeiten so vorgenommen werden kann, dass die zusätzlich benötigten Luftabstände zur Ver fügung stehen. Immerhin sind diese Luftabstände wesentlich kleiner als bei der Verlegung blanker Lei ter, z. B. blanker Sammelschienen.
Es ist auch schon eine metallgekapselte Schalt anlage für Mittel- und Hochspannung vorgeschlagen, bei der jede Phase für sich durch ein im wesentlichen zylindrisches Metallgehäuse umkapselt ist. Die Iso- lation wesentlicher Anlagenteile, wie beispielsweise der Sammelschienen, der Verbindungsleitungen und der Trennschalter, besteht nach dem Gedanken der Teilisolation aus einer Kombination von Luft oder Gas und festem Isolierstoff und die Dicke der Iso lierschicht beträgt nur einen Bruchteil der Dicke der Luftschicht.
Die Erfindung betrifft eine gekapselte Schalt anlage für Mittel- und Hochspannung, bei der jede Phase für sich in einem rohrförmigen Behälter unter gebracht und mit einer Isolation in der Weise ver sehen ist, dass sowohl der Leiter als auch die Be- hälterinnenwand mit einer nicht für die volle Höhe der Spannung gegen Erde ausreichenden festen Iso lierschicht bekleidet sind, zwischen denen sich eine Isolierstrecke aus Luft oder einem anderen Isoliergas befindet, deren Länge ein Mehrfaches der Dicke der festen Isolierschichten beträgt.
Erfindungsgemäss ist die Anordnung so getroffen, dass an der Verbin dungsstelle zwischen im Leitungszug aneinander- gereihten Behältern in die Fuge zwischen den Schich ten der Teilisolation ein elastischer Isolierstoff ein gefügt ist, derart, dass auch im Bereich der Fuge die Isolation in radialer Richtung aus einer Hinter- einanderschaltung von nicht für die volle Höhe der Spannung gegen Erde ausreichenden festen Isolier schichten mit einer Luftschicht besteht, deren Dicke ein Mehrfaches der Dicke der festen Isolierschichten beträgt.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbei spiele der Erfindung für verschiedene Leiteranord nungen schematisch dargestellt.
Die Fig. <B>1</B> zeigt die Zusammenfügung zweier röhrenförmiger Behälter<B>1</B> und 2, die in dem an gegebenen Sinn einen Phasenleiter enthalten. Die Behälter<B>1</B> und 2 sind zu dem Zweck mit Flan- sehen versehen und werden durch Schrauben<B>3</B> zu sammengehalten. An der Innenwand jedes Behälters befindet sich eine nicht allzu starke Schicht 4 bzw. <B>5</B> aus einem festen Isoliermaterial. Konzentrisch ;n dem röhrenförmigen Behälter ist der Stromleiter<B>6</B> angeordnet, der beispielsweise kreisrunden Quer schnitt besitzt. Er findet seine Fortsetzung in einem gleichartigen Leiter<B>7.</B> Auf die Art der Verbindung dieser beiden Leiter wird später eingegangen.
Auch die Stromleiter<B>6, 7</B> sind mit einer festen Isolierschicht <B>8</B> bzw. <B>9</B> umhüllt. Durch die bisher beschriebene Bau form wird eine Teilisolation geschaffen, die beispiels weise ausgehend von dem Leiter<B>6</B> in radialer Rich tung aus der Isolierschicht<B>8,</B> einer Luftschicht<B>10</B> und einer Isolierschicht 4 besteht. Die Luftschicht <B>10</B> ist mehrfach grösser als jede der beiden Isolier schichten. Wesentlich dabei ist, dass eine im Vergleich zu dem festen Isoliermaterial wesentlich stärkere Luftschicht vorhanden ist, die zur Isolierung mit herangezogen wird. Dadurch ergibt sich eine sehr viel schwächere elektrische Beanspruchung der Schichten als bei der eingangs erwähnten Vollisolie rung.
Wenn man voraussetzt, dass es sich um eine 110-kV-Leitung handelt, dann entfällt auf die Iso- lierschichten 4 bzw. <B>8</B> zusammen eine Spannung von etwa<B>10</B> kV. Auf die Luftstrecke<B>10</B> dagegen ent fällt eine Spannung von etwa<B>100</B> kV. Der wesent liche Anteil der Betriebsspannung wird also von der Luftstrecke übernommen.
Bei der Zusammenfügung zweier Behälter der an gegebenen Art entsteht eine Verbindungsstelle, die in radialer Richtung natürlich die gleiche elektrische Festigkeit aufweisen muss. Wegen der Verwendung der Teilisolierung lässt sich diese Verbindungsstelle in einfacher Weise ausbilden. So wird zu dem Zweck zwischen die benachbarten Isolierschichten<B>8</B> und<B>9</B> auf dem Stromleiter ein Ring<B>11</B> aus einem elastischen Isoliermaterial eingefügt und gegebenenfalls mit entsprechendem Druck zusammengepresst. Ferner ist zwischen die Flansche der Behälter<B>1</B> und 2 ein Ring 12 aus elastischem Isolierstoff dort eingefügt, wo die Isolierschichten 4 und<B>5</B> zusammenstossen.
Auch diese Isolierschicht wird unter entsprechendem Druck zusammengepresst. Somit ist auch im Bereich der Verbindungsstelle entsprechend dem Charakter der Teilisolierung eine Hintereinanderschaltung verhält nismässig dünner Schichten aus festem Isoliermaterial mit einer vielfach dickeren Luftschicht vorhanden.
Die Einfachheit dieser Lösung beruht auf der Tatsache, dass bei Anwendung der Teilisolierung, das heisst bei der Reihenschaltung von Schichten aus Luft und festem Isoliermaterial, die elektrische Feldbean spruchung sehr gering ist, so dass etwa vorhandene Lufteinschlüsse innerhalb der Fugenabdichtung eine so geringe elektrische Beanspruchung aufweisen, dass ein Glimmen nicht eintritt.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich wieder um Behälter<B>1,</B> 2, die mittels Flanschen und Schrauben <B>3</B> miteinander verbunden werden und an ihrer Innen wand Isolierschichten 4,<B>5</B> tragen. Die Stromleiter<B>6,</B> <B>7</B> sind an der Stossstelle mit Gewinde versehen und durch eine Schraubverbindung nach Art einer über- wurfmutter 20 miteinander verbunden. Die auf d-.n Stromleitern angebrachten Isolierschichten<B>8, 9</B> enden kurz vor dem Gewindeansatz.
An dieser Stelle muss die notwendige elektrische Festigkeit hergestellt wer den, was dadurch geschieht, dass auf Ringe 21, 22 aus festem Isolierstoff eine Hülse<B>23</B> aus Isolierstoff aufgeschoben wird. Dabei kann es auch hier an gebracht sein, einen entsprechenden Druck anzuwen den. Im übrigen ist zwischen den Flanschen der Behälter wieder die schon erwähnte Isolierschicht 12 vorhanden.
Es kann beim Aufbau von Schaltanlagen in derart gekapselter Ausführung gelegentlich auch notwendig sein, einen Behälter in der Achsrichtung zu teilen. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. <B>3</B> dargestellt. Der Stromleiter<B>30</B> ist im Sinne der Teilisolierung mit einer Isolierschicht<B>31</B> umhüllt. Der den Leiter einhüllende Behälter ist zweiteilig und besteht aus den Teilen<B>33</B> und<B>33',</B> die in der gezeichneten Weise mit Flanschen versehen und durch Schrauben zusam mengehalten sind. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine besonders leichte Ausbaumöglichkeit, weil die Behälterteile nach links und rechts in einfacher Weise abgenommen werden können.
Beide Behälter teile<B>33, 33',</B> sind an der Innenseite mit einer festen Isolierschicht 34 versehen, zwischen denen sich eine Luftschicht<B>32</B> befindet. An der Teilfuge kann die notwendige Isolierfestigkeit durch Einlegen von Strei fen<B>35</B> aus elastischem Isolierstoff hergestellt wer den.
Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist angenommen, dass eine andere konstruktive Ausführung mit Rück- sieht auf bestimmte Gegebenheiten vorliegt. Hier sind zwei Stromleiter 40, 41 parallel zueinandergeführt, und es ist angenommen, dass zur Isolation dieser Stromleiter gegeneinander ebene Wände dienen sollen. Zu dem Zweck sind Isolierplatten vorhanden. Dabei ist weiter angenommen, dass diese Isolierplatten aus bestimmten Gründen unterteilt sein müssen, so dass insgesamt an dem Stromleiter 41 die Platten 42, 42', an dem Stromleiter 40 die Isolierplatten 43 und 43' vorhanden sind.
Diese Isolierplatten sind rechtwinklig abgebogen, und jeder Stromleiter ist durch das ab gewinkelte Stück hindurchgeführt. Die Isolierplatten werden durch auf die Stromleiter aufgeschraubte Muttern 44, 441 bzw. 45, 45' zusammengehalten. Im Bereich der Platten erfolgt die Isolierung durch die Hintereinanderschaltung von Luftabständen und Isolierplatten. So z. B. ist ausgehend von dem Leiter 40 in Richtung auf den Leiter 41 zunächst eine Luftschicht, dann die Platte 43, dann wieder eine Luftschicht, dann die Platte 42 und schliesslich noch mals eine Luftschicht vorhanden. Es muss aber auch im Bereich zwischen den Gewindeteilen beider Strom leiter die entsprechende Isolierfestigkeit hergestellt werden.
Hier ist wiederum eine Fuge vorhanden, und die elektrische Abdichtung ist dadurch gelöst, dass die Stromleiter an diesen Stellen mit Ringen 46, 47 aus elastischem Isoliermaterial versehen sind. Durch Anziehen der Schrauben kann ein entsprechender Druck auf diese Ringe ausgeübt werden, so dass an den Grenzflächen zwischen den Ringen und den Isolierplatten keine Lufteinschlüsse vorhanden sind. Selbst wenn sich an diesen Stellen geringe Luftein schlüsse befinden sollten, so können diese entspre chend der Natur der Teilisolierung nicht glimmen, weil diese Lufteinschlüsse im Vergleich zu den an deren Luftstrecken wenig beansprucht sind.
Es gibt nun im elektrischen Schaltanlagenbau auch Verbindungsstellen, die nicht unbedingt lösbar bzw. leicht lösbar ausgebildet sein müssen. Dabei ist vor allem an Verbindungsstellen gedacht, bei denen die Fuge erst während der Montage bzw. wäh rend des Zusammenbaues der Schaltanlage entsteht bzw. geschlossen werden muss. Es ist nicht von gro ssem Nachteil, wenn eine solche Fuge nicht leicht lösbar ist, sondern durch eine feste Verbindung ersetzt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsforrn der Er findung kann die Anordnung so getroffen sein, dass für die Teilisolierung therinoplastische Kunststoffe verwendet werden, die an den Stossstellen miteinander verschweisst sind. In Fig. <B>5</B> ist dieses Ausführungs beispiel schematisch dargestellt. Es ist angenommen, dass zwei rohrförmige Behälter<B>51, 52</B> vorhanden sind, die im Zuge der Stromleiter einer Schaltanlage liegen. Die Rohre<B>51, 52</B> sind mit Flanschen<B>53</B> versehen und werden an dieser Stelle durch Schrauben zu sammengehalten. An der Innenseite sind die Rohre mit Schichten 54,<B>55</B> aus festem Isoliermaterial ver sehen.
Koaxial innerhalb der beiden Rohre liegen die Stromleiter<B>56, 57,</B> die gleichfalls an der Verbin dungsstelle aneinanderstossen. An dieser Stelle kann zur Verbesserung des Stromüberganges eine geeignete Schraubverbindung oder dergleichen vorhanden sein. Es sind auch die Stromleiter von einer Schicht<B>58, 59</B> aus festem Isoliermaterial eingehüllt. Im Raum<B>60</B> zwischen den beiden Isolierschichten<B>58</B> und 54 bzw. <B>59</B> und<B>55</B> befindet sich Luft, die einen Teil der Lei terspannung gegen Erde aufnimmt. Die festen Isolier schichten sowohl an der Behälterinnenwand als auch am Umfang der Stromleiter stossen an der Verbin dungsstelle stumpf aneinander.
Die dadurch entstehenden Stossfugen<B>61</B> und<B>62</B> werden bei dieser Ausführungsform der Erfindung gelegentlich der Montage der Anlage verschweisst. Aus diesem Grunde kommen bevorzugt thermoplasti- sehe Kunststoffe für die Isolierung in Frage. Durch die Schweissung der Isolierschichten wird eine nicht lösbare Verbindung an dieser Stelle hergestellt. Der Umstand, dass die Verbindung nicht lösbar ist, ist in vielen Fällen ohne Bedeutung, weil es im Leitungs zuge einer Schaltanlage vielfach Verbindungsstellen der angegebenen Art gibt, die üblicherweise nicht getrennt zu werden brauchen.
Wenn ausnahmsweise die Verbindung doch einmal gelöst werden muss, dann wird man die Schweissstelle zerstören. Es muss dann beispielsweise nach einer Reparatur oder Inspektion der Anlage eine neue Verschweissung erfolgen. In vielen Fällen kommt man aber mit dieser verhältnis mässig einfachen Lösung aus.