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Dokumentenidentifikation DE10000243A1 12.10.2000
Titel Stützisolator und diesen enthaltendes Spannungsprüfsystem
Anmelder Elektrotechnische Werke Fritz Driescher & Söhne GmbH, 85368 Moosburg, DE;
Dehn + Söhne GmbH + Co KG, 92318 Neumarkt, DE
Erfinder Leitsch, Franz, 85368 Moosburg, DE;
Vetter, Christian, 85354 Freising, DE;
Aumeier, Walter, Dipl.-Ing.(FH), 92318 Neumarkt, DE;
Zeidler, Manfred, 92367 Pilsach, DE;
Bombik, Siegfried, 92355 Velburg, DE;
Rotter, Gerhard, 91058 Erlangen, DE
Vertreter Kuhnen & Wacker Patentanwaltsgesellschaft mbH, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 05.01.2000
DE-Aktenzeichen 10000243
Offenlegungstag 12.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2000
IPC-Hauptklasse H01B 17/14
IPC-Nebenklasse G01R 15/06   H02B 11/26   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stützisolator (2) mit einem Hochspannungskondensator für einen kapazitiven Spannungsteiler eines Spannungsprüfsystems (1) insbesondere in Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen. Ferner bezieht sie sich auf ein Spannungsprüfsystem (1), welches einen derartigen Stützisolator (2) anwendet. Hierbei ist der Hochspannungskondensator in einem Isolationskörper (21) des Stützisolators (2) integriert und mit einem Anschlußsockel (28) verbunden, der seitlich an einem Fußbereich (211) des Stützisolators (2) angeordnet ist. Dies erlaubt eine einfache Nachrüstung des Stützisolators (2) in bestehenden Schaltanlagen, ohne eine Nachbearbeitung an Traversen zu erfordern. Ferner stellt die Zylinderkondensatoranordnung einen hohen Kapazitätswert bereit, so daß das Spannungsprüfsystem (1) auch bei Betriebsspannungen unterhalb der Bemessungsspannung zuverlässig funktioniert.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stützisolator mit einem Hochspannungskondensator für einen kapazitiven Spannungsteiler eines Spannungsprüfsystems insbesondere in Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein Spannungsprüfsystem gemäß Anspruch 10, welches einen derartigen Stützisolator anwendet.

In der Mittel- und Hochspannungstechnik werden zunehmend gekapselte Schaltanlagen verwendet, um den Personenschutz an derartigen elektrischen Betriebsmitteln zu verbessern. Ferner dient die Kapselung auch zum Schutz vor Umwelteinflüssen und wird insbesondere zudem als Störlichtbogenschutz verwendet. Durch eine derartige Metallkapselung von Schaltanlagen werden alle darin enthaltenden spannungsführenden Teile von der Umgebung abgetrennt. Dadurch ist jedoch auch ein Zugang zur Überprüfung der anliegenden Spannung nicht oder nur mit erheblichem Demontageaufwand möglich.

Daher werden zunehmend integrierte Spannungsprüfsysteme in derartigen metallgekapselten Schaltanlagen eingesetzt. Die Anforderungen an diese Spannungsprüfsysteme sind zudem durch Normen vorgegeben. So sind in der Praxis kapazitive Spannungsteiler bekannt, welche die anliegende Leiter-Erd-Spannung in eine der Hochspannung proportionale Meßspannung teilen. In einer aus der Praxis bekannten Bauweise ist der Hochspannungskondensator für den kapazitiven Spannungsteiler des Spannungsprüfsystems integriert in einem Stützisolator der Schaltanlage vorgesehen. Ein derartiger Stützisolator wird zwischen einem potentialführenden Teil und einer geerdeten Traverse der Schaltanlage angeordnet und dient zunächst isolierenden Zwecken. Bei diesem bekannten Stützisolator ist der Hochspannungskondensator als Plattenkondensator ausgeführt, wobei die abgegriffene Spannung über ein bodenseitig am Stützisolator angeordnetes Kabel hinaus geführt wird, welches durch eine Öffnung in der Gehäusetraverse hindurchgreift. An dieses Kabel wird ein Koaxialkabel angeschlossen, welches zudem einen Erdanschluß aufweist, der mit dem Gehäuse der Schaltanlage verbunden wird. Das Koaxialkabel weist an seinem anderen Ende einen Frontplattenanschluß auf und dient als Verbindungsmodul zwischen dem Stützisolator und einem an die Frontplatteneinheit einsteckbaren Anzeigeelement.

Durch dieses Anzeigeelement wird angezeigt, ob Spannung im Schaltfeld vorhanden ist. So ist durch Normen gefordert, daß die Ansprechschwelle eines Anzeigesystems ab einer Leiter-Erd-Spannung von 45% der Bemessungsspannung erreicht sein muß. Spätestens dann muß am Anzeigegerät die eindeutige Anzeige "Spannung vorhanden" erscheinen. Unterhalb einer Leiter-Erd-Spannung von 10% der Bemessungsspannung darf diese Anzeige allerdings nicht erscheinen. Probleme treten dabei zum Beispiel in den neuen Bundesländern auf, da hier Schaltanlagen errichtet werden, die für eine zukünftige Bemessungsspannung ausgelegt sind, aber noch einige Zeit mit einer niedrigeren Spannung von z. B. 12 kV statt 24 kV betrieben werden. Da die Betriebsspannung jedoch in Zukunft auf die Bemessungsspannung angehoben werden soll, muß das Spannungsprüfsystem bei beiden Spannungen richtig funktionieren.

Bei der oben erläuterten bekannten Bauweise hat sich hier jedoch das Problem ergeben, daß unterschiedliche Betriebsspannungen nur schwer zuverlässig abgegriffen und überprüft werden können. Das kapazitive Spannungsteilersystem dieses Spannungsprüfsystems ist für eine derartige Bandbreite nicht ausgelegt.

Eine weitere Bauweise eines Stützisolators mit Hochspannungskondensator ist aus der EP 621 611 A1 bekannt. Die Kondensatoranordnung bei diesem Stützisolator ist als Zylinderkondensator ausgebildet, wobei die Außenelektrode in Gestalt einer Gitterelektrode vorliegt. Ferner ist in Reihe zur Kondensatoranordnung ein Überspannungsableiter im Isolierkörper angeordnet, wodurch die den Stützisolator verlassende Meßleitung auch bei einem Durchschlag in der Kondensatoranordnung frei von Überspannung bleiben soll.

Nachteilig an diesen bekannten Bauweisen ist, daß der nach neueren Vorschriften geforderte hohe Isolationswiderstand insbesondere im Ankoppelbereich der Steckereinrichtung nicht zuverlässig erreicht wird. Insbesondere ergaben sich hier Schwierigkeiten bei Salznebelprüfungen etc..

Ein weiterer Nachteil dieser Bauweisen liegt darin, daß die Gehäusetraverse der Schaltanlage eine zusätzliche Öffnung im Bodenbereich des Stützisolators für die Hindurchführung der Anschlußleitung aufweisen muß. Dies erschwert eine Nachrüstung eines derartigen Spannungsprüfsystems, da ein Austausch eines herkömmlichen Stützisolators ohne einen Hochspannungskondensator mit dieser Bauweise nur mit gleichzeitiger manueller Nachbearbeitung der Traverse möglich ist, wenn diese Öffnung in der Traverse nicht bereits vorab vorgesehen wurde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stützisolator mit einem Hochspannungskondensator bzw. ein Spannungsprüfsystem derart weiterzubilden, daß eine Nachrüstung bestehender Schaltanlagen mit geringem Montageaufwand möglich ist und auch sich unterscheidende Betriebsspannungen zuverlässig und sicher angezeigt werden können.

Diese Aufgabe wird durch einen Stützisolator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 gelöst, bei dem der Anschlußsockel seitlich in einem Fußbereich des Stützisolators angeordnet ist.

Damit nimmt die Erfindung Abkehr von der bislang üblichen Vorstellung, durch eine Ankopplung der Meßleitung von unten an den Stützisolator die effektive Isolationsstrecke nicht einzuschränken. Erfindungsgemäß wurde hierbei erkannt, daß auch bei einer seitlichen Anordnung des Anschlußsockels durch eine geschickte konstruktive Ausgestaltung dennoch eine ausreichende Isolationsfestigkeit der Anordnung gewährleistet werden kann, wobei diese beispielsweise durch Verwendung eines Kabels mit einer hohen Isolationsfestigkeit noch verbesserbar ist.

Weiter nimmt die Erfindung damit auch von der bislang üblichen Ausgestaltungsweise Abschied, gemäß der die Ankopplung der Meßleitung aus der gleichen Richtung erfolgte, wie die Befestigung des Stützisolators an der Traverse des Schaltergehäuses. Erfindungsgemäß wurde nämlich erkannt, daß diese an sich naheliegende und auf den ersten Blick scheinbar besser zugängliche bekannte Ankopplungsweise gerade bei einer Nachrüstung einer Schaltanlage zu erheblichem Montageaufwand führt, der jedoch erfindungsgemäß mit geringem konstruktiven Veränderungen verringert werden kann. Daher kann im Zuge einer Nachrüstung mit erfindungsgemäßen Stützisolatoren vorteilhafterweise auf eine Anpassung der Gehäusetraverse der Schaltanlage verzichtet werden. Ferner ist dabei weiterhin eine gute Zugänglichkeit des Anschlußsockels erzielbar.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist ferner darin zu sehen, daß die Anschlußelemente, d. h. die Anschlußkontakte daher nicht durch die Traverse geführt werden müssen. Aus diesem Grund kann auf einfache Weise ein verbesserter Isolationswiderstand an dieser Stelle bereitgestellt werden. Ferner erhöhen sich die Gestaltungsfreiheiten für den Anschlußsockel bzw. die Steckereinrichtung, wodurch diese hinsichtlich der elektrischen wie mechanischen Eigenschaften optimiert werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn der Anschlußsockel zweipolig mit im Stützisolator eingegossenen Anschlußbuchsen ausgebildet ist, wobei ein Anschluß mit einer Innenelektrode des Zylinderkondensators und der andere Anschluß mit einem ein Erdpotential führendes Teil verbunden ist. Dann kann der Abgriff des Erdpotentials im Stützisolator vorgenommen werden, wodurch sich eine größere Betriebssicherheit zum Beispiel bei einer Überspannung aufgrund eines Versagens des Dielektrikums ergibt. Zudem werden die entsprechenden Leitungswege für die Anschlüsse sehr kurz gehalten und es ergeben sich genau definierte Bedingungen für den Abgriff der Netzspannung. Weiter verbessert sich die Übersichtlichkeit in der Schaltanlage durch die im Stützisolator integrierten Anschlüsse, so daß Personen besser vor Gefahren geschützt werden können, d. h. eine Überspannung ggf. von der Person fern gehalten wird.

Der Aufbau vereinfacht sich weiter, wenn der Anschluß für das Erdpotential mit einer Fußbefestigung des Stützisolators verbunden ist.

Dadurch, daß der Anschlußsockel mit einer Passungsfläche ausgebildet ist, welche an eine Steckereinrichtung angepaßt ist, kann ein besserer Schutz vor Umwelteinflüssen erzielt werden. Hiermit ist es insbesondere noch besser möglich, auch bei einer Salznebelprüfung den erforderlichen Isolationswiderstand zu erzielen. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Stützisolators auch unter extremen Bedingungen erhöht sich dadurch weiter.

Wenn Kontaktelemente des Anschlußsockels vertieft angeordnet sind, kann ein noch besserer Schutz gegenüber Umwelteinflüssen erzielt werden.

Dadurch, daß der Hochspannungskondensator als Zylinderkondensator ausgebildet ist, wird die Kapazität des Kondensators nicht durch äußere Streufelder beeinflußt, da das elektrische Feld zwischen den Elektroden durch die Form der Außenelektrode abgeschirmt ist. Ferner kann die Elektrodenanordnung daher großflächig ausgeführt werden, wodurch sich ein hoher Kapazitätswert ergibt. Dieser erlaubt es, auch Betriebsspannungen zu überprüfen, die kleiner als die Bemessungsspannung der Schaltanlage sind. Dabei ist eine derartige Kondensatorbauweise überraschenderweise trotz hoher fertigungstechnischer Anforderungen zuverlässig und wiederholbar in einen Stützisolator integrierbar.

Von weiterem Vorteil ist hierbei, daß bei anliegender netzfrequenter Betriebsspannung im Isolatormaterial zwischen den Elektroden keine hohen Feldstärken auftreten, welche dort zu gefährlichen Teilentladungen und im schlimmsten Falle zu einem Durchschlag führen könnten. Daher erreicht der erfindungsgemäße Stützisolator mit Hochspannungskondensator eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit.

Ferner kann diese Zylinderkondensator-Anordnung mit relativ geringen Abmessungen bereitgestellt werden, so daß ein damit ausgerüsteter Stützisolator mit seinen Abmessungen einem herkömmlichen Stützisolator ohne einen Hochspannungskondensator entspricht. Daher ist eine wahlweise Ausrüstung einer Schaltanlage mit oder ohne Spannungsprüfsystem möglich. Zudem erlaubt dies auch eine Nachrüstung bestehender Anlagen.

Wenn eine Außenelektrode des Zylinderkondensators als Geflecht ausgebildet ist, welches vom Material des Isolatorkörpers um- bzw. durchgriffen ist, wird eine zuverlässige Einbettung der Außenelektrode im Isolatormaterial erreicht. Insbesondere kann dadurch vermieden werden, daß wie bei einer massiven Außenelektrode Trennflächen im Stützisolator vorliegen, was die mechanische Stabilität des Stützisolators wesentlich beeinträchtigen würde. Dieses Eingießen der erfindungsgemäßen Außenelektrode in den Isolatorkörper führt dagegen zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, wobei zudem auch die elektrischen Eigenschaften der Kondensatoranordnung nicht wesentlich beeinflußt werden. Darüberhinaus ergibt sich hieraus der Vorteil, daß eine Luftspaltbildung an den Grenzflächen zwischen den unterschiedlichen Materialien der Außenelektrode bzw. des Isolatorkörpers z. B. aufgrund des unterschiedlichen thermischen Verhaltens beim Gießvorgang bzw. von Alterungsvorgängen vermieden werden kann. Damit können erfindungsgemäß Teilentladungen an der Elektrodenoberfläche wirksam minimiert werden.

Indem ein Randbereich der Außenelektrode dauerhaft mit Anschlußelementen verbunden ist, wobei der Randbereich vorzugsweise in an den Anschlußelementen ausgebildeten Schlitzen eingreift und dort geklemmt ist, wird eine zuverlässige Ankopplung der Außenelektrode an mit an potentialführenden Teilen ankoppelbaren Anschlußelementen bereitgestellt. Die anliegende Spannung kann so zuverlässig auf die Außenelektrode übertragen werden. Zudem erleichtert eine derartige Verbindung die Herstellung des Stützisolators, da die Außenelektrode hierdurch beim Gießen des Isolatorkörpers zuverlässig in Lage gehalten werden kann.

Dadurch, daß ein freier Randbereich der Außenelektrode in Gegenrichtung umgefaltet ist, ergibt sich am Geflecht der Außenelektrode ein exakt definierter Randbereich. Dadurch lassen sich die elektrischen Eigenschaften der Außenelektrode exakter definieren, wobei insbesondere Feldstärkenüberhöhungen am Randbereich, wie sie im Stand der Technik gegeben sind, vermieden werden können. Dadurch kann der Zylinderkondensator mit geringeren Elektrodenabständen und somit mit geringen Abmessungen bereitgestellt werden. Die gesamte Baugröße des Stützisolators kann daher geringer gehalten sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Spannungsprüfsystem insbesondere für Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen bereitgestellt, das einen erfindungsgemäßen Stützisolator, ein Verbindungsmodul und ein Anzeigeelement aufweist. Hierbei ist eine Steckereinrichtung des Verbindungsmoduls vorzugsweise derart an den Anschlußsockel des Stützisolators angepaßt, daß sie eine entsprechend ausgebildete Passungsfläche aufweist.

Dieses Spannungsprüfsystem arbeitet somit auf dem Prinzip eines kapazitiven Spannungsteilers und teilt die anliegende Leiter-Erd-Spannung in eine der Hochspannung proportionale Meßspannung. Mittels dem Anzeigegerät kann diese Meßspannung dann ausgewertet und zur Spannungsprüfung oder zum Phasenvergleich verwendet werden.

In besonders vorteilhafter Weise eignet sich das erfindungsgemäße Spannungsprüfsystem auch an Schaltanlagen, bei denen die Betriebsspannung wesentlich von der Bemessungsspannung abweicht. Der hohe Kapazitätswert des erfindungsgemäßen Zylinderkondensators im Stützisolator erlaubt dabei eine zuverlässige Anzeige einer vorhandenen Spannung innerhalb der nach Norm geforderten Grenzen. Hieraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß daher im Zuge der Vereinheitlichung der Mittelspannungsnetze keine Übergangslösungen oder Kompromisse erforderlich sind, welche häufig nicht mehr der gültigen Norm entsprechen oder im schlimmsten Falle nicht zuverlässig funktionieren würde. Daher wird die Sicherheit für Personen an diesen Anlagen erfindungsgemäß wesentlich erhöht.

Das erfindungsgemäße Spannungsprüfsystem zeichnet sich somit durch eine einfache Bauweise, ein breites Anwendungsspektrum und hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit aus.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn die Steckereinrichtung mit einer Dichteinrichtung, insbesondere wenigstens einem Dichtring, versehen ist. Dann läßt sich ein noch besserer Isolationswiderstand der Anordnung bereitstellen.

Wenn die Steckereinrichtung zweipolig ausgeführt ist und eine spannungsbegrenzende Sollbruchstelle aufweist, die vorzugsweise als Gasentladungsableiter ausgeführt ist, kann dieser bei Versagen des Koppeldielektrikums im Stützer den nach Norm geforderten Erdschlußstrom zweimal kurz hintereinander sicher führen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Einbauort der spannungsbegrenzenden Sollbruchstelle im Stecker ist und damit in unmittelbarer Nähe zur Koppelkapazität. Dies stellt den eigentlichen Zweck der Sollbruchstelle sicher. So können die Auswirkungen bei einem möglichen Versagen des Koppeldielektrikums innerhalb der Kapselung der Anlage und damit vom Bedienpersonal fern gehalten werden. So läßt sich die Isolationsfestigkeit der Anordnung trotz der Verwendung eines erfindungsgemäßen Stützisolators mit seitlicher Anschlußbuchse weiter verbessern. Sofern auch das daran angeschlossene Kabel eine hohe Isolationsfestigkeit aufweist, kann die Isolationsfestigkeit weiter erhöht werden.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn das Verbindungsmodul ferner ein Verbindungskabel und eine Frontplatteneinheit aufweist, wobei das Verbindungskabel in einem Winkel von etwa 45° zur Frontplatteneinheit eingeführt ist. Dies ermöglicht bei der Montage der Frontplatteneinheit eine dreifache Anordnung für die drei Phasen, wobei dies sowohl in waagerechter als auch in senkrechter Ausführung mit geringen und den Normvorschriften entsprechenden Abständen möglich ist.

Wenn die Frontplatteneinheit Meßanschlüsse für das Anzeigeelement aufweist, wobei an den Meßanschlüssen vorzugsweise unverlierbar gehaltene Verschlußdeckel anbringbar sind, kann das Anzeigeelement auf einfache Weise an das Verbindungsmodul angeschlossen werden. Ferner ist bei nicht angeschlossenem Anzeigeelement eine zuverlässige Abdeckung der Meßanschlüsse durch den Verschlußdeckel möglich, so daß eine Beeinträchtigung durch Umwelteinflüsse vermieden werden kann. Eine derartige Bauweise ist auch geeignet, um eine von der Norm geforderte Salznebelprüfung bestehen. Durch die unverlierbar gehaltenen Verschlußdeckel, wird sichergestellt, daß diese für ein Verschließen der Meßanschlüsse immer zur Verfügung stehen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Spannungsprüfsystems;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Stützisolator im Schnitt;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Stützisolator gemäß Fig. 2 mit angedeuteten Steckeranschluß;

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung des Verbindungsmoduls; und

Fig. 5 Diagramme zur Darstellung der Ansprechschwellen des Spannungsprüfsystems bei bestimmten Betriebsspannungen und unter Verwendung von vorbestimmten Ausführungen des Stützisolators.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Spannungsprüfsystems 1 dargestellt. Es ist als kapazitiver Spannungsteiler aufgebaut und teilt eine anliegende Leiter-Erd-Spannung in eine der Hochspannung proportionale Meßspannung. Hierzu weist das Spannungsprüfsystem 1 einen Stützisolator 2, ein Verbindungsmodul 3 und ein Anzeigeelement 4 auf.

Der Stützisolator 2 ist in den Fig. 2 und 3 im näheren Detail dargestellt und enthält einen Isolatorkörper 21, in dem im wesentlichen ein Zylinderkondensator 22 und ein Erdpotentialanschluß 23 angeordnet sind. Die weiteren Bestandteile des Stützisolators 2 werden später anhand der Fig. 2 und 3 erläutert.

Das Verbindungsmodul 3 weist eine Steckereinrichtung 31 auf, welche in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Ferner weist das Verbindungsmodul 3 einen Gasentladungsableiter 32 auf, der als spannungsbegrenzende Sollbruchstelle ausgebildet und in der Steckereinrichtung 31 angeordnet ist. Die Steckereinrichtung 31 ist mit einem als Verbindungskabel dienenden Koaxialkabel 33 verbunden. Die Länge des Koaxialkabels 33 ist hierbei derart definiert, daß sich ein gewünschtes Teilerverhältnis des Spannungsteilers einstellt. In dieser Ausführungsform ist zusätzlich ein weiterer Kondensator 34 in einer Frontplatteneinheit 35 des Verbindungsmoduls 3 angeordnet. Die Frontplatteneinheit 35 ist hierbei als Buchseneinrichtung ausgebildet und in Fig. 4 dargestellt.

Das Anzeigeelement 4 kann aus einem einfachen optischen Spannungsindikator oder auch aus einem komplexen Meßsystem bestehen, mit welchem neben der Spannungsprüfung zum Beispiel auch ein Phasenvergleich der Anlage möglich ist.

In Fig. 2 ist der Stützisolator 2 im näheren Detail dargestellt. Der Isolatorkörper 21 weist einen Fußbereich 211 auf, der in der Regel auf einer hier nicht dargestellten Traverse aufgesetzt und daran angeschraubt wird. Ein Kopfbereich 212 des Isolatorkörpers 21 weist Gewindebuchsen 24 und 25 auf, an welchen ein hier nicht dargestelltes potentialführendes Anlagenteil ankoppelbar ist.

Die vier Gewindebuchsen 25 weisen jeweils einen Kopfabschnitt 251 auf, der mit einem Schlitz 252 versehen ist. In diese Schlitze 252 der Gewindebuchsen 25 greift ein Randbereich einer zylinderförmigen Außenelektrode 221 des Zylinderkondensators 22 ein. Jeder Schlitz 252 wurde vor dem Gießen des Isolatorkörpers 21 bei eingefügter Außenelektrode 221 derart verstemmt, daß sich eine dauerhafte elektrische und mechanische Verbindung von der Gewindebuchse 25 zur zylindrischen Außenelektrode 221 ergibt. Ferner sind die Gewindebuchsen 25 elektrisch mit der zentralen Gewindebuchse 24 verbunden.

Die zylinderförmige Außenelektrode 221 des Zylinderkondensators 22 ist aus einem Maschendrahtgeflecht ausgebildet, welches in dieser Ausführungsform eine Drahtstärke von 0,5 mm und eine Maschenweite von 1 mm aufweist. Beim Gießen des Isolatorkörpers 21 durchdringt das Isolatormaterial das Gewebe der Außenelektrode 221. Der nicht mit den Gewindebuchsen 25 verbundene Randbereich der Außenelektrode 221 ist um ein vorbestimmtes Maß in Gegenrichtung umgefaltet, um einen elektrisch definierten Abschluß in diesem Bereich herzustellen.

Der Zylinderkondensator 22 weist neben der Außenelektrode 221 eine koaxial hierzu angeordnete, stabförmige Innenelektrode 222 auf. Die Innenelektrode 222 sitzt dabei auf einem Isolierstab 26, der ebenfalls koaxial in den Isolierkörper 21 eingegossen ist. Auf der dem Fußbereich 211 des Isolierkörpers 21 zugewandten Seite des Isolierstabs 26 sitzt dieser auf einer Befestigungsbuchse 27, welche zur Befestigung des Stützisolators 2 an einer Traverse dient.

Im Fußbereich 211 des Isolatorkörpers 21 ist ferner ein seitlich ausgebildeter zweipoliger Anschlußsockel 28 ausgebildet. Ein Pol des Anschlußsockels 28 ist dabei durch eine Anschlußleitung 281 mit der Innenelektrode 222 des Zylinderkondensators 22 verbunden. Der andere Pol des Anschlußsockels 28 ist über einen Erdanschluß 282 mit der Befestigungsbuchse 27 und somit mit der hier nicht dargestellten Traverse verbunden, um so einen Erdanschluß herzustellen. Die Kontakte des Anschlußsockels 28 sind wie in Fig. 2 erkennbar ist vertieft angeordnet und zudem vergoldet. Ferner ist eine innere Zylinderfläche 283 dieser Vertiefung als Passungsfläche gestaltet, welche auf eine entsprechende Gegenfläche der Steckeranordnung 31 des Verbindungsmoduls 3 angepaßt ist.

Der Aufbau des Verbindungsmoduls 3 ist am besten aus Fig. 4 erkennbar. Gemäß der Darstellung in dieser Figur weist die Steckeranordnung 31 neben den beiden Polanschlüssen 311 und 312 zwei Hakenabschnitte 313 und 314 auf, mittels denen die Steckeranordnung 31 an der Anschlußsockel 28 in der in Fig. 3 gezeigten Weise festgelegt ist. Der in Fig. 1 angedeutete Gasentladungsableiter 32 ist im Gehäuse der Steckeranordnung 31 angeordnet.

Die Anschlußpole 311 und 312 der Steckeranordnung 31 sind passend zu den zwei Polen des Anschlußsockels 28 ausgebildet, wobei insbesondere eine entsprechende Passungsfläche zur Zylinderfläche 283 vorgesehen ist. Darüber hinaus können im Anschlußsockel 28 oder der Steckeranordnung 31 Dichtringe u. ä. vorgesehen sein, um die Abdichtwirkung zu verbessern. Ferner ist die Steckeranordnung 31 so ausgebildet, daß sie im angeschlossenen Zustand die Öffnungen des Anschlußsockels 28 mit einem Wulst überdeckt.

Am anderen Ende des Koaxialkabels 33 ist die Frontplatteneinheit 35 angeordnet, welche eine Buchse 351, eine Blende 352, einen Rahmen 353 und einen unverlierbar mit dem Rahmen 353 verbundenen Verschlußdeckel 354 aufweist. Das Koaxialkabel 33 wird dabei in einem Winkel von etwa 45° in die Buchse 351 der Frontplatteneinheit 35 eingeführt. Dadurch können alle drei Buchsen 351 für die drei Phasen relativ dicht nebeneinander angeordnet werden, wobei immer noch die geforderten Abstände eingehalten werden. In der Buchse 351 der Frontplatteneinheit 35 ist ferner noch der in Fig. 1 angedeutete Kondensator 34 angeordnet.

Zum Prüfen auf Spannungsfreiheit kann das Anzeigeelement 4 in die Buchse 351 eingefügt werden. Ist kein Anzeigeelement eingesteckt, so läßt sich die Buchse 351 mit dem Verschlußdeckel 354 dichtend abschließen.

Dieser Aufbau des Spannungsprüfsystems 1 mit dem Stützisolator 2, dem Verbindungsmodul 3 und dem Anzeigeelement 4 kann jeweils für jede Phase vorgesehen sein. Hierbei ist es auch möglich, ein komplexes Anzeigeelement 4 vorzusehen, welches alle drei Phasen abgreift und somit zudem einen Phasenvergleich zuläßt.

In Fig. 5 sind die Ansprechschwellen für Spannungsprüfsysteme verschiedener Bemessungsspannungen dargestellt. So geht aus diesen Diagrammen hervor, wann ein auf 12 kV, 24 kV bzw. 36 kV Bemessungsspannung ausgelegtea kapazitives Spannungsprüfsystem bei voller Bemessungsspannung oder reduzierter Betriebsspannung anspricht bzw. ansprechen muß.

Hierbei muß das gesamte System so ausgeführt werden, daß die Ansprechschwelle des Anzeigegerätes ab einer Leiter-Erd-Spannung von 45% der Bemessungsspannung erreicht sein muß. Spätestens dann muß am Anzeigegerät die eindeutige Anzeige "Spannung vorhanden" erscheinen. Unterhalb einer Leiter-Erd-Spannung von 10% der Bemessungsspannung darf diese Anzeige nicht erscheinen.

In Fig. 5 gibt die erste Schwelle in jedem Balken an, ab welcher Spannung eine Anzeige erscheinen darf. Ab der zweiten Schwelle muß eine Spannungsanzeige am Anzeigeelement 4 gegeben sein.

Bei Nutzung des Spannungsprüfsystems 1 zum Beispiel für eine Betriebsspannung unterhalb der Bemessungsspannung ergibt sich daher ein enger Bereich, innerhalb dem die Anzeige erscheinen darf, aber noch nicht muß. Dieser Bereich ergibt sich aus der Schnittmenge für die Betriebsspannung und die Bemessungsspannung. Aus Versuchen hat sich ergeben, daß das erfindungsgemäße Spannungsprüfungssystem 1 in der Lage ist, in diesen engen Grenzbereichen zu bleiben. Hierbei ist noch zu unterscheiden, daß es hochohmige HR-Systeme (High Resistance Systems) und niederohmige LRM- Systeme (Low Resistance Modificated Systems) gibt. Die Kenngrößen hierfür sind die Ansprechschwellen (LRM: 5 V, HR: 90 V) und die Impedanzen (LRM: 2 MΩ, HR: 36 MΩ) der Anzeigegeräte.

Aus Versuchen hat sich hier für ein auf 12 kV, 24 kV bzw. 36 kV ausgelegtes Spannungsprüfsystem 1 jeweils eine Ansprechschwelle innerhalb des zulässigen Bereichs sowohl für das HR-System als auch das LRM-System ergeben.

Damit ist das Spannungsprüfsystem 1 für große Bandbreiten der Betriebsspannung geeignet.

Die Erfindung läßt neben den hier aufgezeigten Ausführungsformen weitere Gestaltungsansätze zu.

So ist die zusätzliche Kapazität 34 in der Buchse 351 nicht in jedem Falle vorgesehen, so daß gegebenenfalls auch darauf verzichtet werden kann. Ferner kann in der Steckeranordnung 31 auch eine andere Einrichtung als der Gasentladungsableiter 32 zur Herstellung einer spannungsbegrenzenden Sollbruchstelle eingesetzt werden. Diese spannungsbegrenzende Einrichtung kann zudem auch außerhalb des Steckers an anderer Stelle im Verbindungsmodul 3 angeordnet werden.

Die Gestalt der Außenelektrode 221 kann je nach Anwendungsfall variieren, wobei insbesondere auch andere Drahtdicken und Maschenweiten zum Einsatz kommen können. Ferner kann das als Außenelektrode dienende Maschendrahtgeflecht als gerader Zylinder ausgebildet sein, oder wie in Fig. 2 dargestellt ist angepaßt an die praktischen Erfordernisse auch im Bereich der inneren Elektrode 222 etwas aufgeweitet sein.

Ferner ist es auch möglich, die Außenelektrode 221 auch auf andere Weise als über die Schlitze 252 an die potentialführenden Teile der Schaltanlage anzukoppeln. Dies kann zum Beispiel auch durch eine Lötverbindung bewerkstelligt werden.

Die Anzahl der Gewindebuchsen 25 ist ferner nicht auf vier beschränkt. Es können auch zwei oder jede andere Anzahl sein. Eine Bereitstellung mit vier Gewindebuchsen 25 wird in dieser Ausführungsform jedoch bevorzugt, um den Stützisolator 2 hinsichtlich des Anschlußsockels 28 in vier möglichen Einbaurichtungen vorsehen zu können. Damit kann einer möglicherweise begrenzten Zugänglichkeit im Schaltfeld entsprochen werden, wodurch sich insbesondere die Montage erleichtert.

Die Buchsen 351 der Frontplatteneinheit 35 können wie in Fig. 4 dargestellt quer nebeneinander angeordnet werden, oder auch übereinander.

Die Erfindung schafft somit einen Stützisolator 2 mit einem Hochspannungskondensator für einen kapazitiven Spannungsteiler eines Spannungsprüfsystems 1 insbesondere in Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen. Der Anschlußsockel 28 ist dabei seitlich am Fußbereich 211 des Stützisolators 2 angeordnet und erlaubt sowohl eine einfache Nachrüstung der Stützisolators 2 in bestehenden Schaltanlagen ohne eine Nachbearbeitung an Traversen zu erfordern. Ferner stellt die Zylinderkondensatoranordnung einen hohen Kapazitätswert bereit, so daß das Spannungsprüfsystem auch bei Betriebsspannungen unterhalb der Bemessungsspannung zuverlässig funktioniert.


Anspruch[de]
  1. 1. Stützisolator (2) mit einem Hochspannungskondensator für einen kapazitiven Spannungsteiler eines Spannungsprüfsystems (1) insbesondere in Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen, wobei der Hochspannungskondensator in einem Isolatorkörper (21) des Stützisolators (2) integriert und mit einem Anschlußsockel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußsockel (28) seitlich in einem Fußbereich (211) des Stützisolators (2) angeordnet ist.
  2. 2. Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußsockel (28) zweipolig mit im Stützisolator (2) eingegossenen Anschlußbuchsen ausgebildet ist, wobei ein Anschluß mit einer Innenelektrode (222) des Hochspannungskondensators (22) und der andere Anschluß mit einem ein Erdpotential tragendes Teil (27) verbunden ist.
  3. 3. Stützisolator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß für das Erdpotential mit einer Fußbefestigung des Stützisolators (2) verbunden ist.
  4. 4. Stützisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußsockel (28) mit einer Passungsfläche (283) ausgebildet ist, welche an eine Steckereinrichtung (31) angepaßt ist.
  5. 5. Stützisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktelemente des Anschlußsockels (28) vertieft angeordnet sind.
  6. 6. Stützisolator nach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungskondensator als Zylinderkondensator (22) ausgebildet ist.
  7. 7. Stützisolator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenelektrode (221) des Zylinderkondensators (22) als Geflecht ausgebildet ist, welches vom Material des Isolatorkörpers (21) um- bzw. durchgriffen ist.
  8. 8. Stützisolator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Randbereich der Außenelektrode (221) dauerhaft mit Anschlußelementen (25) verbunden ist, wobei der Randbereich vorzugsweise in an den Anschlußelementen (25) ausgebildeten Schlitzen (252) eingreift und dort geklemmt ist.
  9. 9. Stützisolator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein freier Randbereich der Außenelektrode (221) in Gegenrichtung umgefaltet ist.
  10. 10. Spannungsprüfsystem (1) insbesondere für Mittel- bzw. Hochspannungsanlagen mit einem Stützisolator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, einem Verbindungsmodul (3) und einem Anzeigeelement (4), wobei eine Steckereinrichtung (31) des Verbindungsmoduls (3) vorzugsweise derart an den Anschlußsockel (28) des Stützisolators (2) angepaßt ist, daß sie eine entsprechend ausgebildete Passungsfläche aufweist.
  11. 11. Spannungsprüfsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckereinrichtung (31) mit einer Dichteinrichtung, insbesondere wenigstens einem Dichtring, versehen ist.
  12. 12. Spannungsprüfsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckereinrichtung (31) zweipolig ausgeführt ist und eine spannungsbegrenzende Sollbruchstelle aufweist, die vorzugsweise als Gasentladungsableiter (32) ausgeführt ist.
  13. 13. Spannungsprüfsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmodul (3) ferner ein Verbindungskabel (33) und eine Frontplatteneinheit (35) aufweist, wobei das Verbindungskabel (33) in einem Winkel von etwa 45° zur Frontplatteneinheit (35) eingeführt ist.
  14. 14. Spannungsprüfsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatteneinheit (35) Meßanschlüsse (351) für das Anzeigeelement (4) aufweist, wobei an den Meßanschlüssen (351) vorzugsweise unverlierbar gehaltene Verschlußdeckel (354) anbringbar sind.






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