DE102017217163B4

DE102017217163B4 - Elektrisches Betriebsmittel und Herstellungsverfahren für ein elektrisches Betriebsmittel

Info

Publication number: DE102017217163B4
Application number: DE102017217163.4A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kruska; Bastian Robben
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: DE102017217163A1

Abstract

Elektrisches Betriebsmittel (1), aufweisend- ein Rohr oder einen Stab (2),- ein Gehäuse (3), dass das Rohr oder den Stab (2) zur elektrischen Isolierung ummantelt, wobei an den jeweiligen Enden des Rohres oder des Stabes (1) jeweils ein Endbereich frei vom Gehäuse (3) ausgebildet ist,- zwei Endarmaturen (5,7), die jeweils an den Endbereichen auf dem Rohr oder dem Stab (2) festgelegt sind,wobei die Endarmaturen (5,7) jeweils einen Vorsprung (9,10) zur Lichtbogenleitung aufweisen, undwobei bei senkrechter Ausrichtung des Betriebsmittels (1) der Vorsprung (10) der unteren Endarmatur (7) einen dem Gehäuse (3) zugewandten Teil mit einem der in Richtung der Erdoberfläche tiefsten Punkt (12) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassder tiefste Punkt (12) zwischen dem Gehäuse (3) und dem äußersten Ende des Vorsprungs (13) derart angeordnet ist, dass Flüssigkeiten vom Kontaktbereich zwischen Endarmatur (7) und Gehäuse (3) wegfließen können.

Description

Elektrisches Betriebsmittel und Herstellungsverfahren für ein elektrisches Betriebsmittel
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Betriebsmittel nach Anspruch 1 und ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Betriebsmittel nach Anspruch 8.
Bei elektrischen Betriebsmitteln wie z.B. Langstabisolatoren oder Überspannungsableitern werden häufig Verbundgehäuse aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Silikon, auf GFK-Rohre oder Stäbe aufgebracht. Es werden ganz oder teilweise Beschirmungen in den Verbundgehäusen vorgesehen, um einen Kriechweg an der Oberfläche zu verlängern.
Bekannt ist dabei aus der Produktbroschure „Silikon-Langstabisolatoren 3FL für Mittel- und Hochspannungsfreileitungen“, Bestell-Nr. E50001-G630-A193, Siemens AG 2011, sowie der Broschüre „Compare the new Siemens 3FL insulators / Long rod insulators - design comparison“, Order No. E50001-E630-A235-X-4A00, Siemens AG 2013, ein Langstabisolator des Typs 3FL. Dieser Langstabisolator weist einen sprödbruchresistenten „electrical and corrosion-resistant glass“ - Glasfaserverstärkten Kunststoffstab (ECR GFK Stab) auf, auf den an jedem Ende eine Endarmatur aus feuerverzinktem Stahl (geschmiedet oder gegossen) aufgepresst ist. Das Aufpressen erfolgt in üblicher Weise durch Krimpen. Das Gehäuse mitsamt Beschirmung wird in mehreren Schritten aufgespritzt, indem mehrfach nacheinander eine entsprechende Form auf den Stab mit Endarmaturen aufgesetzt wird. Es wird ein Hochtemperatur-vernetzendes Silikon (HTV-Silikon) für das Gehäuse verwendet.
Ferner sind Langstabisolatoren aus den Produktbroschüren „Roduroflex Composite Suspension“ sowie „Company profile and product overview - The fascination of solutions“ von LAPP Insulators Holding GmbH, Wunsiedel, Germany, bekannt. Auf Seite 7 rechtes Bild der „Company profile ...“ Veröffentlichung ist die Bauweise eines LAPP Isolators gezeigt: Auf einem Stab aus „electrical and corrosion-resistant glass“ - Glasfaserverstärkten Kunststoff (ECR FRP) ist ein Silikongehäuse mit Schirmen zur Verlängerung des oberflächlichen Kriechweges aufgebracht. Es ist eine metallische Endarmatur vorgesehen, die einen Kontaktbereich zwischen Silikongehäuse, Stab und Endarmatur ausbildet. Die Endarmatur bildet in diesem Bereich einen ringförmig umlaufenden Vorsprung aus, der in Richtung des anderen Stabendes vorgewölbt ist. Dieser Vorsprung stellt sicher, dass bei Versagen des Isolators ein Lichtbogen zwischen den jeweils äußersten Enden des Vorsprungs der beiden Endarmaturen (nur eine ist dargestellt) entsteht.
Aus der Druckschrift DE 4426927 A1 ist ein gattungsgemäßes elektrisches Betriebsmittel bekannt. Ferner beschäftigen sich die Druckschriften US 4281943 A1 und US 4 604 498 A mit Hochspannungsisolatoren.
Ausgehend von bekannten Herstellungsverfahren für elektrische Betriebsmittel stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, ein elektrisches Betriebsmittel anzugeben, das eine vergleichsweise höhere Betriebsdauer ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein elektrisches Betriebsmittel gemäß Anspruch 1.
Es ist bevorzugt, für das Rohr oder den Stab ein Material einzusetzen, das zumindest anteilig einen „electrical and corrosion-resistant glass“ - Glasfaserverstärkten Kunststoff (ECR GFK) aufweist.
Bei bisherigen gattungsgemäßen Betriebsmitteln wird häufig der Vorsprung derart zur anderen Armatur vorgeneigt, dass sich bei vertikaler Ausrichtung des Betriebsmittels (die Endarmaturen sind lotrecht übereinander orientiert) an der unteren Endarmatur Regenwasser und Schnee in den Kontaktbereich zwischen Endarmatur und Gehäuse sammeln, denn dort ist der tiefste Punkt des Vorsprungs ausgebildet. Dies hat den Nachteil, dass Feuchtigkeit im Kontaktbereich eindringen kann. Der Kontaktbereich ist dort ausgebildet, wo das Gehäuse (i.d.R. aus Silikon), der Stab oder das Rohr mit der Endarmatur verbunden sind. Beispielsweise ist im Kontaktbereich ein zusätzliches Dichtmittel vorgesehen. Diese eindringende Feuchtigkeit verschlechtert die mechanischen und vor allem die elektrischen Isolationseigenschaften des Betriebsmittels und verringert auf diese Weise die Lebensdauer des Produkts.
Insbesondere ist es bei dem erfindungsgemäßen Betriebsmittel vorteilhaft, dass der tiefste Punkt nicht im Kontaktbereich liegt und Feuchtigkeit wie etwas Tauwasser oder Regen vom Eindringen im Kontaktbereich abgehalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Betriebsmittels sind die Endarmaturen auf die Endbereiche aufgeschoben und durch Krimpen festgelegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Betriebsmittels besteht das Gehäuse zumindest anteilig aus Silikon. Dies ist ein Vorteil, weil Silikon als elektrischer Isolator leicht zu verarbeiten und lange erprobt ist. Insbesondere ist es bevorzugt, ein Hochtemperatur-vernetzendes Silikon (HTV-Silikon) zu verwenden. Zur Auslösung der Vernetzung des Silikons kann das Betriebsmittel mit dem Gehäuse mit einer durch den Typ des HTV-Silikons vorbestimmten Temperatur und Dauer gehärtet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsmittels weist das Gehäuse Schirme zur Kriechwegverlängerung auf.
Es ist der tiefste Punkt derart angeordnet, dass Flüssigkeiten vom Kontaktbereich zwischen Endarmatur und Gehäuse wegfließen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsmittels ist der tiefste Punkt im Wesentlichen mittig zwischen dem Kontaktbereich zwischen Endarmatur und Gehäuse und dem äußersten Ende des Vorsprungs angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsmittels ist der tiefste Punkt mindestens 5mm vom Kontaktbereich zwischen Endarmatur und Gehäuse beabstandet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsmittels weist das elektrische Betriebsmittel einen Langstabisolator auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Betriebsmittels weist das elektrische Betriebsmittel einen Hohlisolator auf.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Betriebsmittels weist das elektrische Betriebsmittel einen Überspannungsableiter auf.
Ferner stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für ein elektrisches Betriebsmittel anzugeben, mit dem ein Betriebsmittel mit einer vergleichsweise höheren Betriebsdauer herstellbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für das erfindungsgemäße Betriebsmittel beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Herstellungsverfahrens erfolgt das Aufbringen des Gehäuses durch ein Spritzgussverfahren unter Verwendung einer Gussform. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise sehr einfach in den Schirme zur Verlängerung eines Kriechweges aufgebracht werden können. Dabei kann eine einzige Form eingesetzt werden, die zuerst an einer Seite des Stabes oder Rohres und anschließend an anderen Stellen angesetzt wird. Alternativ kann auch eine Form von größerer Länge verwendet werden, um in einem einzigen Spritzguss das gesamte Betriebsmittel mit Schirmen zu versehen.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform können auch zwei unterschiedlichen Formen zum Einsatz kommen, so dass beispielsweise für das für den Anschluss an Hochspannung vorgesehene Ende des Betriebsmittels eine andere Beschirmung vorgesehen wird als für das an den Anschluss an Erdpotential vorgesehene Ende. Beispielsweise könnte an das für den Anschluss an Hochspannung vorgesehene Ende ein Gehäuse mit einer größeren Anzahl und oder einem jeweils größeren Durchmesser versehenen Schirmen vorgesehen werden, so dass ein vergleichsweise besonders langer Kriechweg auf der Oberfläche ausgebildet wird.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 10 bis 12. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für das erfindungsgemäße Betriebsmittel beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird als das spanende Verfahren ein Drehverfahren eingesetzt. Dies ist ein Vorteil, weil durch Drehen besonders einfach in eine rotationssymmetrische Rille bzw. im Querschnitt ein tiefster Punkt ausgebildet werden kann. Es erfolgen bei der Erfindung also in dieser Variante zwei Bearbeitungsschritte für die Endarmaturen mit den Vorsprüngen: zuerst wird die grobe Form durch ein Schmiedeverfahren oder ein Gussverfahren hergestellt und anschließend die Feinstruktur durch Drehen fertig gestellt.
Zur besseren Erläuterung der Erfindung zeigen in schematischer Darstellung die

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Betriebsmittels im Längsschnitt, und
2 eine Detailansicht des Betriebsmittels gemäß 1.

Die 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Betriebsmittel 1, das als Langstabisolator ausgebildet ist. Der Langstabisolator 1 weist einen Stab 2 aus „electrical and corrosion-resistant glass“ - Glasfaserverstärkten Kunststoff (ECR FRP) auf. Ein Silikongehause 3 mit Schirmen 4 zur Verlängerung des oberflächlichen Kriechweges ist vorgesehen. Ferner sind metallische Endarmaturen 5,7 vorgesehen, die jeweils Ausnehmungen 6,8 zur Befestigung des Betriebsmittels 1 aufweisen. Jede Endarmatur bildet einen ringförmig umlaufenden Vorsprung 9,10 aus, der in Richtung des jeweils anderen Stabendes vorgewölbt ist.
In der Detailansicht nach 2 ist erkennbar, dass ein Kontaktbereich zwischen Silikongehäuse 3, Stab 2 und Endarmatur 10 ausgebildet ist. Im Kontaktbereich liegt das Gehäuse 3 auf dem Stab 2 auf und wird von der Endarmatur 10 übergriffen, so dass sich im Längsschnitt jeweils ein Hohlraum mit L-förmigem Querschnitt ergibt, der einem becherförmigen Hohlraum entspricht. In diesem becherförmigen Hohlraum ist ein Dichtmittel 11 vorgesehen, für das beispielsweise eine elektrisch isolierende Dichtmasse verwendet wird.
Die Endarmatur 7 bildet einen ringförmig umlaufenden Vorsprung 10 aus, der in Richtung des anderen Stabendes vorgewölbt ist. Bei dreidimensionaler Betrachtung bildet der umlaufende Vorsprung eine Art Schüssel aus. Dieser Vorsprung stellt sicher, dass bei Versagen des Isolators ein Lichtbogen zwischen den jeweils äußersten Enden des Vorsprungs der beiden Endarmaturen entsteht.
Damit sich keine Feuchtigkeit im Kontaktbereich sammeln und in das Dichtmittel 11 eindringen kann, wird der tiefste Punkt 12 zwischen dem Gehäuse 3 und dem äußersten Ende des Vorsprungs 13 angeordnet. Der tiefste Punkt 12 ist in dieser Ausfuhrungsform folglich eine in der Schüssel umlaufende flache Rille. Er bewirkt, dass Flüssigkeiten vom Kontaktbereich zwischen Endarmatur und Gehäuse wegfließen können und ist bei dieser Variante im Wesentlichen mittig zwischen dem Kontaktbereich zwischen Endarmatur 7 und Gehäuse 3 mit dem äußersten Ende des Vorsprungs 13 angeordnet.

Claims

Elektrisches Betriebsmittel (1), aufweisend - ein Rohr oder einen Stab (2), - ein Gehäuse (3), dass das Rohr oder den Stab (2) zur elektrischen Isolierung ummantelt, wobei an den jeweiligen Enden des Rohres oder des Stabes (1) jeweils ein Endbereich frei vom Gehäuse (3) ausgebildet ist, - zwei Endarmaturen (5,7), die jeweils an den Endbereichen auf dem Rohr oder dem Stab (2) festgelegt sind, wobei die Endarmaturen (5,7) jeweils einen Vorsprung (9,10) zur Lichtbogenleitung aufweisen, und wobei bei senkrechter Ausrichtung des Betriebsmittels (1) der Vorsprung (10) der unteren Endarmatur (7) einen dem Gehäuse (3) zugewandten Teil mit einem der in Richtung der Erdoberfläche tiefsten Punkt (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der tiefste Punkt (12) zwischen dem Gehäuse (3) und dem äußersten Ende des Vorsprungs (13) derart angeordnet ist, dass Flüssigkeiten vom Kontaktbereich zwischen Endarmatur (7) und Gehäuse (3) wegfließen können.
Elektrisches Betriebsmittel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) Schirme (4) zur Kriechwegverlängerung aufweist.
Elektrisches Betriebsmittel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der tiefste Punkt (12) im Wesentlichen mittig zwischen dem Kontaktbereich zwischen Endarmatur (7) und Gehäuse (3) und dem äußersten Ende des Vorsprungs (13) angeordnet ist.
Elektrisches Betriebsmittel (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der tiefste Punkt (12) mindestens 5 mm vom Kontaktbereich zwischen Endarmatur (7) und Gehäuse (3) beabstandet ist.
Elektrisches Betriebsmittel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Betriebsmittel einen Langstabisolator (1) aufweist.
Elektrisches Betriebsmittel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Betriebsmittel einen Hohlisolator aufweist.
Elektrisches Betriebsmittel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Betriebsmittel einen Überspannungsableiter aufweist.
Herstellungsverfahren für ein elektrisches Betriebsmittel (1), bei dem - ein Rohr oder einen Stab (2) mit einem Gehäuse (3) zur elektrischen Isolierung ummantelt wird, wobei an den jeweiligen Enden des Rohres oder des Stabes (2) jeweils ein Endbereich (5,7) frei vom Gehäuse (3) ausgebildet wird, und - zwei Endarmaturen (5,7) jeweils durch ein Schmiedeverfahren oder ein Gussverfahren ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass - jede Endarmatur (5,7) mittels eines spanenden Verfahrens nachbearbeitet und an den Endbereichen auf dem Rohr oder dem Stab (2) festgelegt wird, so dass die Endarmaturen (5,7) jeweils einen Vorsprung (9,10) zur Lichtbogenleitung aufweisen, wobei bei senkrechter Ausrichtung des Betriebsmittels (1) der Vorsprung (10) der unteren Endarmatur (7) einen dem Gehäuse (3) zugewandten Teil mit einem in Richtung der Erdoberfläche tiefsten Punkt (12) aufweist, und der tiefste Punkt (12) zwischen dem (3) Gehäuse und dem äußersten Ende des Vorsprungs (13) derart angeordnet ist, dass Flüssigkeiten vom Kontaktbereich zwischen Endarmatur (7) und Gehäuse (3) wegfließen können.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Gehäuse (3) Schirme (4) zur Kriechwegverlängerung verwendet werden.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der tiefste Punkt (12) im Wesentlichen mittig zwischen dem Kontaktbereich zwischen Endarmatur (7) und Gehäuse (3) und dem äußersten Ende des Vorsprungs (13) vorgesehen wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als das elektrische Betriebsmittel ein Langstabisolator (1) verwendet wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als das spanende Verfahren ein Drehverfahren eingesetzt wird.