DE10139251C1

DE10139251C1 - Sammelschienenverbindung

Info

Publication number: DE10139251C1
Application number: DE2001139251
Authority: DE
Inventors: Rolf Dirks; Martin Schaak
Original assignee: Felten and Guilleaume AG
Current assignee: Ormazabal Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2021-08-10

Abstract

Sammelschienenverbindung von einer Schaltanlage zu einem Meßfeld, mit einem topfförmigen Isolierkörper (8) in einer Schaltanlagenwand (1), mit einem innerhalb der Topfform des Isolierkörpers (8) befindlichen, elektrischen Kontaktstück (12) und mit einer Aufnahmemöglichkeit im Kontaktstück (12) für einen Anschlußkontakt (48) als Meßfeld-Verbindung. Der Isolierkörper (8) ist an der Schaltfeldwand (1) befestigt. Im Isolierkörper (8) ist eine Dichtspalte (32) zur Aufnahme eines Randes (18.2) eines becherförmigen Isolier-Dichtkörpers (18) vorhanden. Der Dichtkörper (18) trägt eine den Anschlußkontakt (48) berührende innere Leitbeschichtung (28) und diese erstreckt sich schaltfeldseitig bis zum Rand (18.2). Der Anschlußkontakt (48) ist zur Aufnahme eines Meßfeld-Verbindungsleiters (52) ausgebildet. Der Dichtkörper (18) umhüllt das Kontaktstück (12), den Anschlußkontakt (48) und den Leiter (52). Ein Befestigungsflansch (66) umgreift den Dichtkörper (18) zentrisch und der Dichtkörper (18) ist über den Befestigungsflansch (66) an der Meßfeldwand (2) fixierbar. Auf dem Dichtkörper (18) ist eine äußere Leitbeschichtung (26) vorhanden. Das Profil des Dichtkörpers (18) ist als Feldsteuerprofil (60) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sammelschienenverbindung von einer Schaltanlage, insbe sondere einer gasisolierten Mittelspannungsschaltanlage, zu einem luftisolierten Meß feld nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Hierbei ist eine Öffnung für jede Phase in einer Wand der Schaltanlage für eine Ver bindung zum Meßfeld vorhanden. Meßfeldwand und Schaltfeldwand stehen nebenein ander und sind miteinander verschraubbar. In der Schaltfeldwand sitzt ein topfförmiger Isolierkörper, der mit seiner offenen Seite gegen die Innenfläche der Schaltfeldwand gerichtet ist und in der Topfform des Isolierkörpers befindet sich ein elektrisches Kon taktstück, welches eine Aufnahmemöglichkeit für einen Anschlußkontakt zur elektri schen Verbindung zum Meßfeld hat. Bisher hat sich als elektrische Verbindung schon der Einsatz von Kupferrundleitern mit äußerer Schrumpfschlauch-Isolierung bewährt.

Bei einem Schaltanlagensystem mit Sammelschienenkupplungen ist in der WO 9740563 A1 ein Übergang von der Durchführung im Gastank eines ersten Schaltfeldes auf eine benachbarte Schaltfeldwand beschrieben. Bei dieser Sammelschienenkupp lung sind die Isolierkörper auf massiven Metalleinlagen unlösbar aufgebracht. Weiter hin sind die Metalleinlagen in den Öffnungen der Schaltfeldwände eingeschweißt. Das Trennen der Schaltfelder und das Verschließen der Öffnungen für eine anderweitige Verwendung eines Schaltfeldes ist nur möglich, wenn die aufwendig angeschweißten Metalleinlagen abgetrennt werden.

Problematisch an einer solchen Sammelschienenkupplung ist weiterhin die Feldsteue rung in der Nähe der Ränder der Öffnungen in den Schaltfeldwänden. Insbesondere können die Schaltfelder nicht beliebig nahe aneinander gerückt werden, bzw. die Öff nungen in den Schaltfeldwänden nicht besonders klein gestaltet werden. Wenn die auf Erdpotential liegenden Ränder der Öffnungen an die elektrische Verbindung heranrü cken, erhöht sich die elektrische Feldstärke in diesem Bereich und kann kritische Werte erreichen. Zur Vermeidung dieser Probleme ist die vorgenannte Sammelschienenkupp lung in sehr langen Baumaßen ausgeführt, wodurch viel Raum in beiden Schaltfeldern eingenommen wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung der Durchführung zu einem Meßfel danschluß anzugeben, wobei besonders eine klein bauende Anordnung angestrebt wird.

Die Lösung wird in den Merkmalen des Hauptanspruchs angegeben. Weiterführende Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen formuliert.

Die Erfindung besteht im Kern aus einer Reihe von Merkmalen für jede Phase der Sammelschienenverbindung:
Im Isolierkörper, der aus Gießharz hergestellt sein kann, sind Mittel zur Befestigung mit der Schaltfeldwand integriert. Diese Mittel sind vorzugsweise als Schraubhülsen ausgebildet, in die die Verschraubungen zur Schaltfeldwand greifen.
Innerhalb der Topfform des Isolierkörpers ist eine Dichtspalte zur Aufnahme eines schaltfeldseitigen Randes eines becherförmigen Dichtkörpers aus Isoliermaterial - vor zugsweise aus Silikonkautschuk - vorhanden.
Der Rand des Dichtkörpers ist in die Dichtspalte einlegbar; dies soll mechanisch möglich unter Preßandruck erfolgen.
Der Dichtkörper trägt eine den Anschlußkontakt berührende Leitbeschichtung.
Der Anschlußkontakt ist zur Aufnahme eines Leiters, vorzugsweise ist ein isolierter Cu-Rundleiter vorgesehen, zur elektrischen Verbindung zum Meßfeld ausgebildet.

Der Dichtkörper umhüllt das Kontaktstück, den Anschlußkontakt und den Rundleiter (teilweise oder ganz) in geometrischer Form eines Feldsteuerkörpers. Eine äußere Leitbeschichtung, die zur Feldsteuerung beiträgt, ist von der Kontaktfläche mit der Meßfeldwand bis etwa 2/3 der meßfeldseitigen Länge des Dichtkörpers vorhanden, sowie eine innere Leitbeschichtung von der Aufnahme im Isolierkörper (Dichtspalt) bis zum Kontakt mit dem Anschlußkontakt.

Ein Befestigungsflansch umgreift den Dichtkörper zentrisch und der Dichtkörper ist über am Befestigungsflansch angreifende Schrauben an der Meßfeldwand fixierbar. Mit der Verschraubung von Meßfeld und Schaltfeld, wobei der Abstand der Wände über einen Abstandshalter oder ein Distanzstück eingestellt ist, wird der Dichtkörper mit der schaltfeldseitigen becherförmigen Ausbildung in den Isolierkörper gepresst und der Anschlußkontakt mit dem Kontaktstück in leitende Verbindung gebracht. Eine äußere, insbesondere dem Berührungsschutz dienende Abdeckung der Sammelschienenkupp lung ist durch das Gehäuse des Meßfeldes gegeben.

Für jede Phase ist eine derartige Sammelschienenverbindung vorhanden. Die Sam melschienenverbindungen liegen räumlich nahe benachbart. Form und Größe des Be festigungsflansches sind so beschaffen, dass ein guter Kontakt zum Erdpotential der Schaltfeldwand erzielt wird und Kurzschlußfestigkeit zwischen den Phasen sicherge stellt ist.

Vorteilhafte Weiterführungen bestehen noch aus folgenden Einzelheiten. Diese können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden.

Der Dichtkörper ist meßfeldseitig geometrisch derart geformt, dass die Form zusam men mit der äußeren Leitbeschichtung ein Feldsteuerprofil bildet, vergleichbar einem Borda-Profil.

Das Feldsteuerprofil ist so ausgebildet, dass die meßfeldseitige Länge des Dichtkör pers drei Längenabschnitte etwa gleicher Länge hat. Der erste Längenabschnitt - von der Befestigungsschulter aus betrachtet - verläuft zylindrisch mit einem eine ausrei chende Steifigkeit erzeugenden Durchmesser. Auf dem zweiten Längenabschnitt ist das Feldsteuerprofil (Steuerungsnut) derart ausgebildet, dass eine konische Verjün gung vorhanden, die nach einem Radius in eine trompetenförmige Öffnung (Hohlkehle) übergeht und tangential an einer gerundeten Kante senkrecht zur Achse des Dichtkör pers endet. An der Rundung schließt sich ein kurzer zylindrischer Teilabschnitt des dritten Längenabschnitts mit demselben Durchmesser wie im ersten Längenabschnitt an und geht danach in einen Konus über, der sich auf den Durchmesser des Leiters verjüngt, wobei die äußere Leitbeschichtung von der Befestigungsschulter bis hin zur Kante am zylindrischen Teilabschnitt vorhanden ist.

Die äußere Leitbeschichtung bedeckt den Dichtkörper vom größten Durchmesser der Kante an der Steuerungsnut bis zur Fläche an der Befestigungsschulter, die mit der Schaltfeldwand in Kontakt tritt. Die Länge des konischen Abschnittes auf dem dritten Längenabschnitt ist so gewählt, dass dort die Isolierfeldstärke voll erreicht ist, so dass Überschläge zum Leiter ausgeschlossen sind.

Das Kontaktstück ist für die Aufnahme des Dichtkörpers halbkugelig und der Dichtkör per komplementär mit einem kugelförmigen Hohlraum ausgebildet.

Der Anschlußkontakt hat eine Bohrung zur Aufnahme des Leiters und der Anschluß kontakt ist über mindestens eine Kontaktschraube (vorzugsweise Madenschrauben) mit dem Leiter verbindbar.

Der Leiter ist als Rundleiter ausgebildet und von einem Schrumpfschlauch umhüllt. Dabei ist im Anschlußkontakt zur Aufnahme des Schrumpfschlauchs eine Ausnehmung ausgebildet.

Die Leitbeschichtungen bestehen aus Leitlack, der als Silikonspray aufgetragen und mitvulkanisiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der einzigen Figur gezeigt.

Die CAD-Zeichnung zeigt im Einzelnen einen Schnitt durch die Sammelschienenkupp lung einer Phase zwischen der Wand 1 eines Schaltfeldes einer Schaltanlage für Mit telspannung und der Wand 2 eine luftisolierten Meßfeldes.

Der Isolierkörper 8 ist topfförmig, rotationssymmetrisch ausgebildet und in ihm sind mindestens zwei Befestigungsmittel 13 integriert, die als metallische Hülsen mit Innen gewinde (Eingießgewinde) ausgebildet sind. In die Innengewinde werden Schrauben 16 eingeschraubt, die den Isolierkörper an der Schaltfeldwand 1 befestigen. Der Iso lierkörper 8 ist aus Gießharz hergestellt, wobei der Isolierkörper direkt um das Kontakt stück 12 herum vergossen wird und mit ihm einen einstückigen Körper bildet.

Im Isolierkörper 8 ist eine Nut 19 für eine O-Ring-Dichtung 20 gegen die Schaltfeld wand 1 eingeformt, sowie eine Wulst 42, die zur Zentrierung in die Öffnung der Schalt feldwand 1 dient. Eine Elektrode 21 zur Feldsteuerung am Rand der Wandöffnung ist als geschlossener Ring (vorzugsweise als Stahldraht) ausgebildet, der mit den Hülsen 13 in Berührung steht. Der Ring 21 wird bei der Herstellung des Isolierkörpers 8 in an den Hülsen vorhandenen Nuten eingeclipst, wodurch eine gegenseitige Fixierung und Stabilisierung stattfindet (zumindest für die Zeit des Abbindens des Gießharzes). Der Ring 21 kontaktiert über die Hülsen 13 und die Befestigungsschrauben 16 mit dem Erdpotential der Schaltfeldwand 1.

Die elektrische Verbindung zum Schaltfeld wird über das Kontaktstück 12 und den me tallischen Anschlußkontakt 48 vermittelt. Zur Verbesserung des Kontakts können fe dernde Ringe 49 eingesetzt werden. Der nichtleitende Dichtkörper 18 ist als Feld steuerkörper ausgebildet und umschließt den Anschlußkontakt 48 und den Leiter 52 in noch näher erläuterter Weise.

Das Anschluß-Kontaktstück 48 ist für die Aufnahme im Dichtkörper 18 halbkugelig 46 und der Dichtkörper 18 komplementär mit einem kugelförmigen Hohlraum 46' aus gebildet. Im Anschlußkontakt 48 ist eine Bohrung 50 zur Aufnahme des Rund-Leiters 52 ausgebildet. Der Anschlußkontakt 48 wird über mindestens eine Kontaktschraube 54 mit dem Leiter 52 verbunden.

Der Dichtkörper 18 ist ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildet und vorzugsweise aus Silikonkautschuk hergestellt. In der Figur ist der Dichtkörper in entspannter Konfi guration gezeichnet, so dass sich seine Konturlinien mit den Konturlinien des An schlußkontakts 48 und des Schrumpfschlauchs 68 auf dem Leiter 52 überlappen. In der Darstellung wird somit auch die Dehnung erkennbar, die der Silikonkautschuk- Körper 18 beim Einbau erfährt. Der Dichtkörper 18 hat eine Leitbeschichtung, vorzugs weise aus Leitlack mit einer Dicke von 0,1 mm. Der Leitlack ist als Silikonspray aus halbleitendem Material aufgetragen und zusammen mit dem Dichtkörper vulkanisiert. Die Leitbeschichtung ist innen (28) und außen (26) vorhanden. Die innere Leitbe schichtung erstreckt sich bis zum schaltfeldseitigen Rand 18.2 des Dichtkörpers und umläuft den Rand noch ein kleines Stück (wie die Figur ausweist). Der Rand 18.2 liegt in der Dichtspalte 32 des Isolierkörpers 8 eng eingepreßt.

An die äußere umlaufende breite Befestigungsschulter 58 wird beim Zusammenbau der Befestigungsflansch 66 wie eine Manschette herumgelegt. Die Meßfeld-Wand 2 ist im Durchmesser der Befestigungsschulter durchbrochen, so dass der Isolierkörper sich durch Anziehen mindestens einer der Schrauben 67 beim Verschrauben von Meßfeld und Schaltfeld der Schaltfeldwand 1 bis auf ein eingelegtes Distanz- oder Fixierstück mit etwa 5 mm Abstand nähern kann. Durch die Wahl der Abmessungen ist sicher ge stellt, dass der Dichtkörper in die Dichtspalte 32 des Isolierkörpers 8 fest einpressbar ist. Die Befestigungsschulter 58 ist mit der äußeren Leitbeschichtung 26 belegt. Dabei wird das Erdpotential der Meßfeldwand 2 und über die metallische Verschraubung bei der Wände 1, 2 auch die Schaltfeldwand kontaktiert.

Als Mittel zur Verschraubung von Meßfeld und Schaltfeld werden dem Fachmann be kannte Schraubelemente eingesetzt, wobei vorzugsweise die Verschraubung so vor nehmbar ist, daß die Wände sich verkantungsfrei parallel zueinander anordnen lassen. Entscheidend ist noch, daß alle drei Sammelschienenverbindungen der drei Phasen gemeinsam sicher ineinander greifen und kontaktieren. Daher sind die Teile der Sam melschienenverbindung steckbar gestaltet. Damit wird erreicht, daß die elektrische Ver bindung trennbar ist und die Öffnung zum Schaltfeld mit einem passenden Isolierkörper sicher verschließbar ist, wenn eine Meßverbindung nicht benötigt wird.

Die zum Meßfeld gewandte Länge des Dichtkörpers 18 zusammen mit der Leitbe schichtung 26 dient der Feldsteuerung des elektrischen Potentials zwischen Rundleiter 52 und Gehäusewandung 2. An der zur Befestigung ausgebildeten Schulter 58, wo der Dichtkörper seinen ersten, größten Durchmesser hat, schließen sich drei etwa gleich lange Abschnitte an: ein zylindrischer Längenabschnitt (L1) mit einem zugehörigen, zweiten Durchmesser D2, ein Steuerprofil (L2) und ein konischer Abschnitt (L3). Der Abschnitt L1 wird vom Befestigungsflansch 66 umgriffen. Dieser Abschnitt L1 ist in Länge und Durchmesser so ausgebildet, dass der Dichtkörper gegen Verbiegen unter Kurzschlußstromkräften zwischen den Phasen stabilisiert ist.

Der Steuerprofil-Abschnitt L2 verläuft verengend konisch zu und bildet eine trompeten- förmig ausgebildete Hohlkehle (Steuerprofil 60). Die Tiefe des Steuerprofils 60 wird durch einen Radius R gebildet. Vom diesem Radius verläuft das Steuerprofil trompe tenförmig tangential nach außen bis zum dritten Durchmesser, der dem zweiten Durch messer des zylindrischen Abschnitts L1 entspricht. Am dritten Durchmesser ist ein gerundeter Übergang 62 ausgebildet. Die Oberfläche der Befestigungsschulter 58 und die Abschnitte L1 und L2 tragen die Leitbeschichtung 26, sie endet an einer Stelle hinreichend kleiner Feldstärke, hier in der Tiefe der Hohlkehle.

Auf dem kurzen Längenteilabschnitt L3' ist der Dichtkörper mit dem dritten Durchmes ser zylindrisch ausgebildet und verjüngt sich (Konus) zu seinem meßfeldseitigen Ende auf den Durchmesser des Rundleiters 52. Die Ausbildung des meßfeldseitigen Endes ist darauf abgestimmt, dass in diesem Bereich das Potential soweit reduziert ist, dass die in Luft zulässige Feldstärke (Begrenzung der Durchschlagsfestigkeit) nicht unter schritten wird.

Mit der Ausbildung des Feldsteuerprofils 60 gelingt es, eine Potentialsteuerung vorzu nehmen, die ohne gesondert ausgebildete und zusätzlich einzufügende Feldsteuerkör per auskommt, wie sie sonst bei dem Abschluß von Kabelenden in einer Muffe bei ähn lichen Spannungen vorgesehen werden.

Claims

1. Sammelschienenverbindung von einer Schaltanlage zu einem luftisolierten Meßfeld, insbesondere bei einer gasisolierten Mittelspannungsschaltanlage,
mit einer Öffnung für jede Phase in einer Wand (1) der Schaltanlage für eine Ver bindung zum Meßfeld, wo eine Meßfeldwand (2) und eine Schaltfeldwand (1) neben einander stehen und miteinander verbunden sind,
mit einem topfförmigen Isolierkörper (8), der mit seiner offenen Seite gegen die Innenfläche der Schaltfeldwand (1) gerichtet ist,
mit einem innerhalb der Topfform des Isolierkörpers (8) befindlichen, elektrischen Kontaktstück (12) und mit einer Aufnahmemöglichkeit im Kontaktstück (12) für einen Anschlußkontakt (48) zur elektrischen Verbindung zum Meßfeld,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Isolierkörper (8) Mittel (13) zur Befestigung mit der Schaltfeldwand (1) integriert sind,
dass innerhalb der Topfform des Isolierkörpers (8) eine Dichtspalte (32) zur Auf nahme eines schaltfeldseitigen Randes (18.2) eines becherförmigen Dichtkörpers (18) aus Isoliermaterial vorhanden ist,
dass der Rand (18.2) des Dichtkörpers (18) in die Dichtspalte (32) einlegbar ist,
dass der Dichtkörper (18) eine den Anschlußkontakt (48) berührende innere Leit beschichtung (28) trägt, und diese sich schaltfeldseitig bis zum Rand (18.2) erstreckt,
dass der Anschlußkontakt (48) zur Aufnahme eines Leiters (52) zur elektrischen Verbindung zum Meßfeld ausgebildet ist,
dass der Dichtkörper (18) das Kontaktstück (12), den Anschlußkontakt (48) und den Leiter (52) umhüllt,
dass ein Befestigungsflansch (66) den Dichtkörper (18) zentrisch umgreift und der Dichtkörper (18) über den Befestigungsflansch (66) an der Meßfeldwand (2) fixierbar ist und
dass auf dem Dichtkörper (18) eine äußere Leitbeschichtung (26) vorhanden ist, die sich von der Berührungsfläche mit der Meßfeldwand (2) auf zwei Drittel der Länge des Dichtkörpers (18) (L1, L2) in das Meßfeld hinein erstreckt.

2. Sammelschienenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (18) meßfeldseitig geometrisch derart geformt ist, dass die Form zu sammen mit der äußeren Leitbeschichtung (26) ein Feldsteuerprofil (60), vergleichbar einem Borda-Profil, bildet.

3. Sammelschienenverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldsteuerprofil (60) derart ausgebildet ist, dass die meßfeldseitige Länge des Dichtkörpers (18) drei Längenabschnitte (L1, L2, L3) etwa gleicher Länge hat,
dass von der Befestigungsschulter (58) aus betrachtet der erste Längenabschnitt (L1) zylindrisch mit einem eine ausreichende Material-Steifigkeit erzeugenden Durchmesser (D2) verläuft,
dass auf dem zweiten Längenabschnitt (L2) eine konische Verjüngung vorhanden ist, die nach einem Radius (R) in eine trompetenförmige Öffnung übergeht und sich tan gential öffnet und
dass sich als dritter Längenabschnitt (L3) ein kurzer zylindrischer Teilabschnitt (L3') mit demselben Durchmesser (D2) wie im ersten Längenabschnitt (L1) und ein Konus anschließt und der Konus (64) sich auf den Durchmesser des Leiters (52) verjüngt, wobei die äußere Leitbeschichtung (26) von der Befestigungsschulter (58) bis hin zum kleinsten Durchmesser der konischen Verjüngung im zweiten Längenabschnitt (L2) vorhanden ist.

4. Sammelschienenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlußkontakt (48) für die Aufnahme des Dichtkörpers (18) halbkugelig (46) und der Dichtkörper (18) komplementär mit einem kugelförmigen Hohlraum (46') ausgebildet ist.

5. Sammelschienenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlußkontakt (48) eine Bohrung (50) zur Aufnahme des Leiters (52) hat und der Anschlußkontakt (48) über mindestens eine Kontaktschraube (54) mit dem Leiter (52) verbindbar ist.

6. Sammelschienenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter als Rundleiter (52) ausgebildet und von einem Schrumpfschlauch (68) umhüllt ist, und im Anschlußkontakt (48) zur Aufnahme des Schrumpfschlauchs (68) eine Ausnehmung (70) ausgebildet ist.

7. Sammelschienenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbeschichtungen (26, 28) aus Leitlack bestehen.