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Dokumentenidentifikation DE19644482C1 05.03.1998
Titel Isolatoranordnung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Groß, Walther, 91074 Herzogenaurach, DE;
Hain, Stefan, Dipl.-Ing., 91090 Effeltrich, DE;
Koch, Norbert, Dr.-Ing., 51147 Köln, DE
DE-Anmeldedatum 25.10.1996
DE-Aktenzeichen 19644482
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.03.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.03.1998
IPC-Hauptklasse H01B 17/14
IPC-Nebenklasse G01R 15/14   G01R 19/00   
Zusammenfassung Um bei einer Isolatoranordnung (1a, 1b) für hohe Spannungen eine geringe Spannungsbelastung für einen im Inneren des Isolatorkörpers (3) verlegten Lichtwellenleiter (15) zu erzielen, ist vorgesehen, daß am Kopfende (5) des Isolatorkörpers (3) kapazitiv wirkende Potentialsteuermittel vorgesehen sind. Das dem Erdpotential zugeordnete Fußende (9) des Isolatorkörpers (3) ist potentialsteuermittelfrei.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Isolatoranordnung für hohe Spannung, insbesondere Hochspannung.

Aus der US-PS 3,485,940 ist eine Strommeßanordnung für hohe Spannungen bekannt, bei der Meßsignale über Lichtwellenleiter zu einer Verarbeitungseinrichtung übertragen werden. Die Lichtwellenleiter sind dabei in Längsrichtung in einem Isolatorkörper geführt. Der Isolatorkörper weist zur Potentialsteuerung zwischen seinen Enden eine Reihenschaltung von Widerständen auf, welche gegebenenfalls eine induktive Wirkung aufweisen. Diese Art der Potentialsteuerung ist sehr aufwendig und verbraucht darüber hinaus viel Energie, was zu einer Erwärmung des Isolatorkörpers führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Isolatoranordnung anzugeben, die einen vereinfachten Aufbau gegenüber dem Stand der Technik aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Isolatoranordnung mit einem Isolatorkörper, der in seinem Innenraum zumindest einen in Längsrichtung angeordneten Lichtwellenleiter und in Längsrichtung wirksame Potentialsteuermittel aufweist, die als kapazitiv wirkende Steuerelektroden ausgebildet sind, welche an dem dem Hochspannungspotential zugeordneten Ende des Isolatorkörpers angeordnet sind. Das dem Erdpotential zugewandte Ende des Isolatorkörpers ist potentialsteuermittelfrei.

Auf diese Weise ist eine einfache Anordnung gegeben, bei der die Potentialsteuerung potentialfrei erfolgt. Die Potentialsteuermittel sind dabei lediglich im besonders gefährdeten Kopfbereich des Isolatorkörpers angeordnet, wodurch der Aufwand für die verwendeten Mittel gering gehalten ist.

Die Steuerelektroden können als Kreisringelektroden ausgebildet sein, die konzentrisch um den Isolatorkörper angeordnet sind. Eine derartige Anordnung läßt sich auch mit herkömmlichen Isolatoren realisieren, ohne daß diese verändert werden. Die Anbringung erfolgt einfach an der Außenseite des Isolatorkörpers. Dabei können zumindest ein Teil der Steuerelektroden zwischen den Isolatorschirmen angeordnet sein. Die Steuerelektroden lassen sich dann gegebenenfalls mit einfachen Klemmitteln zwischen den Isolatorschirmen befestigen. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Steuerelektroden je nach Einbauort eine unterschiedliche Kreisringbreite haben, so daß eine abgestufte Anordnung gegeben ist.

Alternativ können die Steuerelektroden als koaxiale Kondensatoreinlagen innerhalb des Isolatorkörpers ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung läßt sich mit einfachen herkömmlichen Mitteln, die prinzipiell aus dem Kondensatorbau bekannt sind, realisieren. Bevorzugt werden die Kondensatorlagen von einem gewickelten Metallbandmaterial, z. B. Aluminium, gebildet. Diese Herstellungsmethode ist besonders einfach, wobei die Steuerelektroden geschützt innerhalb des Isolatorkörpers liegen.

Die Kondensatorlagen können dabei in Längsrichtung stufenartig versetzt - gegebenenfalls auch mit unterschiedlicher Länge - zueinander angeordnet sein. Damit ist eine wirksame Potentialsteuerung in direkter Nähe zum Lichtwellenleiter gegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Beispiel einer Isolatoranordnung und

Fig. 2 eine zweite Ausführung einer Isolatoranordnung.

Fig. 1 zeigt eine erste Isolatoranordnung 1a, welche einen Isolatorkörper 3 aufweist, der mit seinem Kopfende 5 einer Hochspannungspotential führenden Leitung 7 zugewandt ist. Sein Fußende 9 ist einem Erdpotential zugewandt. Der Isolatorkörper 3 weist nach bekannter Art und Weise an seinem äußeren Umfang Isolatorschirme 11 auf.

In seinem Innenraum 13 ist ein Lichtwellenleiter 15 angeordnet, der beispielhaft zur Übertragung von Informationen oder Daten von einer Erfassungseinrichtung 14, welche auf Hochspannungspotential liegt, auf Erdpotential dient. Die Erfassungseinrichtung 14 hat einen Sensor 16, der eine Meßgröße an der Leitung 7 abgreift. Der Lichtwellenleiter 15 ist dazu an den Enden 5 und 9 des Isolatorkörpers 3 aus dem Innenraum 13 mittels nicht näher gezeigter Durchführungen herausgeführt.

Zur Verringerung der Spannungsbelastung am Lichtwellenleiter 15 sind diesem im Bereich des Kopfendes 5 Potentialsteuermittel zugeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Potentialsteuermittel als Steuerelektroden oder Kondensatoreinlagen 17a bis 17c ausgebildet. Kondensatoreinlagen an sich sind aus dem Hochspannungskondensatorbau bekannt. Diese bestehen in der Regel aus einer Metallfolie, die wechselweise mit Papierlagen zu koaxial oder konzentrisch angeordneten Lagen aufgewickelt sind. In der Fig. 1 sind hierzu der Einfachheit halber lediglich die Kondensatoreinlagen 17a bis 17c im Schnitt dargestellt. Der verbleibende Platz im Innenraum 13ist mit den nicht näher dargestellten Papierlagen ausgefüllt, die ggf. ölgetränkt sein können.

Wie die Fig. 1 zeigt, sind die jeweiligen Lagen der Kondensatoreinlagen 17a,b,c in ihrer Länge etwa gleichlang aufgebaut. Zur Potentialsteuerung sind sie jedoch in Längsrichtung stufenartig zueinander versetzt. Selbstverständlich ist auch eine Ausbildung mit unterschiedlicher Länge möglich. Die Dimensionierung und Plazierung der Kondensatoreinlagen 17a bis 17c erfolgt nach allgemein bekannten Methoden. Diese Ausführung ist mit einfachen, an sich bekannten Mitteln herstellbar, ohne daß für den Lichtwellenleiter 15 verlängerte Kriechwege, z. B. durch eine spiralige Anordnung im Innenraum, vorgesehen werden brauchen.

Fig. 2 zeigt eine zweite Isolatoranordnung 1b, bei der im Prinzip von einem herkömmlichen Isolatorkörper 3 ausgegangen werden kann. In der äußeren Umgebung des Isolatorkörpers 3 sind dabei konzentrisch angeordnete, kreisringförmige Steuerelektroden, insbesondere Kreisringelektroden 19a bis 19c, angeordnet. Diese lassen sich besonders einfach, z. B. durch Stanzen aus Metall oder aus einem zumindest teilweise leitenden Material herstellen. Die Anordnung kann dabei z. B. durch Klemmen oder mittels Befestigungsmitteln außerhalb des Isolatorkörpers 3 erfolgen. Gegebenenfalls ist auch eine nachträgliche Anordnung an bereits bestehenden Isolatoren möglich.

Zur verbesserten Potentialsteuerung können die jeweiligen Kreisringelektroden 19a bis 19c unterschiedliche Kreisringdurchmesser aufweisen. Bevorzugt sind diese derart dimensioniert, daß eine stufige Anordnung gegeben ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Steuerelektroden im besonders gefährdeten Kopfbereich oder Kopfende 5 des Isolatorkörpers 3 angeordnet. Der Innenraum 13 kann beispielsweise mit einem Papierwickel oder einem Schaum ausgefüllt sein.

Alternativ kann für diese Ausführungsform auch eine Verbindung der Steuerelektroden mit den Isolatorschirmen 11 des Isolatorkörpers 3 vorgesehen werden. Dabei bilden diese beiden Bauteile eine Baueinheit. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß eine leitende Schicht, insbesondere eine Metallschicht, auf die Isolatorschirme 11 aufgebracht, insbesondere aufgedampft, wird.

Bei den aufgezeigten Ausführungen kann der oder auch mehrere Lichtwellenleiter 15 zumindest annähernd geradlinig im Isolatorkörper 3 verlegt werden. Die längs am Lichtwellenleiter 15 anliegende Spannung wird kapazitiv heruntergeteilt und gleichmäßig verteilt. Auf diese Weise ist eine Feldstärkeüberhöhung im Kopfbereich des Isolators verhindert.


Anspruch[de]
  1. 1. Isolatoranordnung (1a, 1b) für hohe Spannung, mit einem Isolatorkörper (3), der in seinem Innenraum (13) zumindest einen in Längsrichtung angeordneten Lichtwellenleiter (15) und in Längsrichtung wirksame Potentialsteuermittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die Potentialsteuermittel als kapazitiv wirkende Steuerelektroden (17a bis 17c, 19a bis 19c) ausgebildet sind, welche an dem dem Hochspannungspotential zugeordneten Kopfende (5) des Isolatorkörpers (3) angeordnet sind, und
    2. - daß das dem Erdpotential zugewandte Fußende (9) des Isolatorkörpers (3) potentialsteuermittelfrei ist.
  2. 2. Isolatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden als Kreisringelektroden (19a bis 19c) ausgebildet und konzentrisch um den Isolatorkörper (3) angeordnet sind.
  3. 3. Isolatoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringelektroden (19a bis 19c) zumindest teilweise zwischen den Isolatorschirmen (11) angeordnet sind.
  4. 4. Isolatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden als koaxiale Kondensatoreinlagen (17a bis 17c) im Isolatorkörper (3) ausgebildet sind.
  5. 5. Isolatoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoreinlagen (17a bis 17c) jeweils von gewickelter Metallfolie gebildet sind.
  6. 6. Isolatoranordnung nach Anspruch 4 oder 5,

    dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoreinlagen (17a bis 17c) in Längsrichtung stufenartig zueinander versetzt angeordnet sind.






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