DE102013215760A1

DE102013215760A1 - Isolationselement und Schaltanlage

Info

Publication number: DE102013215760A1
Application number: DE201310215760
Authority: DE
Inventors: Stefan Kern; Andreas Rössler
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Um ein Isolationselement (3) für Schaltanlagen zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung von stromführenden Teilen (2) der Schaltanlage an einem Behälter (1) der Schaltanlage, auszubilden, welches eine höhere Stromfähigkeit der stromführenden Teile der Schaltanlage ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das Isolationselement (3) aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Isolationselement für Schaltanlagen zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung von stromführenden Teilen der Schaltanlage an einem Behälter der Schaltanlage.
Ein derartiges Isolationselement ist aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt und ist üblicherweise aus einem isolierenden Material wie Gießharz, Silikon oder einem anderen Kunststoff gebildet. Das Isolationselement dient zur Stützung, Positionierung beispielsweise von stromführenden Sammelschienen innerhalb eines Behälters einer Mittelspannungs-Schaltanlage und zur gleichzeitigen elektrischen Isolierung einer derartigen Sammelschiene gegenüber dem geerdeten Behälter der Mittelspannungs-Schaltanlage, es kann aber auch in Form einer Durchführung zur Abdichtung der Mittelspannungs-Schaltanlage vorgesehen sein, der nicht stromführende Teile sich aus dem Behälter heraus beispielsweise in einen anderen Behälterteil der Mittelspannungs-Schaltanlage erstrecken. Bei derartig ausgebildeten Isolationselementen findet eine Wärmeabfuhr der stromführenden Teile durch Konvektion bzw. Wärmestrahlung an die Umgebung statt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Isolationselement der eingangs genannten Art auszubilden, welches eine höhere Stromfähigkeit der stromführenden Teile der Mittelspannungs-Schaltanlage ermöglicht.
Erfindungsgemäß gelöst wird dies bei einem Isolationselement der eingangs genannten Art dadurch, dass das Isolationselement aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
Ein derartiges Isolationselement aus einem keramischen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist besonders vorteilhaft geeignet, die Stromfähigkeit der stromführenden Teile und damit die Leistungsfähigkeit der Mittelspannungs-Schaltanlage insgesamt zu erhöhen, weil zur Wärmeabfuhr neben den genannten Mechanismen Konvektion und Wärmestrahlung bei einem derartigen keramischen Isolationselement mit hoher Wärmeleitfähigkeit zusätzlich der Mechanismus der Wärmeleitung nutzbar ist, um die in den stromführenden Teilen entstehende Wärme beispielsweise an den Behälter der Mittelspannungs-Schaltanlage abzuführen. Hohe Wärmeleitfähigkeit im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dabei, dass die Wärmeleitfähigkeit des keramischen Materials größer als 2 W/mK (Watt pro Meter und Kelvin) ist, bevorzugt größer als 25 W/mK und bevorzugt größer als 180 W/mK ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isolationselement aus Aluminiumoxid Al₂O₃ gebildet. Aluminiumoxid ist ein besonders vorteilhaftes keramisches Material, welches eine Wärmeleitfähigkeit von 25 W/mK aufweist, und damit zu einer hohen Wärmeleitfähigkeit des Isolationselementes führt.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Isolationselement aus Aluminiumnitrit AlN gebildet. Aluminiumnitrit ist ein weiteres besonders vorteilhaftes Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von 180 bis 220 W/mK und führt damit zu einer besonders effizienten Wärmeleitung über ein derartiges Isolationselement von stromführenden Teilen der Schaltanlage zu dem Behälter.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Isolationselement wärmeleitend mit den stromführenden Teilen und dem Behälter der Mittelspannungs-Schaltanlage verbunden. Eine derartige wärmeleitende Verbindung sowohl mit den stromführenden Teilen als auch dem Behälter führt zu einer effektiven Ausnutzung des Wärmeleitungsmechanismus zum Ableiten von in den stromführenden Teilen entstehender Wärme und kann dabei unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise durch direktes Verschrauben des mit einem Gewinde versehenen Isolationselementes, durch indirektes Verschrauben durch im Isolationselement vorgesehene Verschraubungsmittel, welche mit weiteren Verschraubungsmitteln am Behälter bzw. stromführenden Teilen verschraubt werden, oder durch Verpressen, Verlöten oder beispielsweise durch Andrücken mittels Federelementen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltanlage mit einem Behälter sowie in dem Behälter angeordneten stromführenden Teilen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Schaltanlage weiterzubilden, welche über eine erhöhte Stromtragfähigkeit verfügt.
Erfindungsgemäß gelöst wird dies bei einer derartigen Schaltanlage dadurch, dass mindestens ein Isolationselement nach einer der obigen Ausführungsformen zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung der stromführenden Teilen an dem Behälter vorgesehen ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Ansicht einer Schaltanlage mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Isolationselementes zeigt.
Die Figur zeigt eine Schnittansicht durch einen Behälter 1 einer figürlich nicht weiter ausgeführten Schaltanlage, beispielsweise einer Mittelspannungs-Schaltanlage im Bereich der Energieverteilung. Der Behälter 1 kann mit einem Isoliergas, typischerweise SF₆ als Isolationsmedium von im Behälter angeordneten stromführenden Teilen befüllt. Die stromführenden Teile im Ausführungsbeispiel der Figur sind beispielsweise durch eine Sammelschiene 2 gebildet, welche mittels eines Isolationselementes 3 an dem Behälter abgestützt und darin positioniert ist. Das Isolationselement 3 ist aus einem keramischen Material, beispielsweise Aluminiumoxid Al₂O₃ oder Aluminiumnitrit AlN gebildet, also insbesondere aus einem keramischen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und ist sowohl an der Sammelschiene 2 als auch am Behälter 1 wärmeleitend befestigt. Durch eine derartige wärmeleitende Verbindung sowohl mit Sammelschiene als auch dem Behälter 1 und der hohen Wärmeleitfähigkeit des Isolationselementes 3 ist eine gute Wärmeleitung zwischen der Sammelschiene 2 und dem Behälter 1 der Schaltanlage ausgebildet, so dass die durch den über die Sammelschiene 2 geführten Strom entstehende Wärme neben den Mechanismen Konvektion und Wärmestrahlung auch über den Mechanismus der Wärmeleitung an den Behälter 1 abgeführt wird, so dass insgesamt eine geringere Wärmeentwicklung innerhalb der Schaltanlage gewährleistet ist und dadurch eine höhere Stromtragfähigkeit für die Schaltanlage ermöglicht ist.
Bezugszeichenliste

1: Behälter
2: Sammelschiene
3: Isolationselement

Claims

Isolationselement (3) für Schaltanlagen zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung von stromführenden Teilen (2) der Schaltanlage an einem Behälter (1) der Schaltanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (3) aus einem keramischen Material hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
Isolationselement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (3) aus Aluminiumoxid Al₂O₃ gebildet ist.
Isolationselement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (3) aus Aluminiumnitrit AlN gebildet ist.
Isolationselement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (3) wärmeleitend mit den stromführenden Teilen (2) und dem Behälter (1) der Schaltanlage verbunden ist.
Schaltanlage mit einem Behälter (1) sowie in dem Behälter (1) angeordneten stromführenden Teilen (2), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Isolationselement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Stützung, Positionierung und/oder Abdichtung der stromführenden Teile (2) an dem Behälter (1) vorgesehen ist.