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1. WO2020001926 - HOCHSPANNUNGSDURCHFÜHRUNG

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Beschreibung

- Hochspannungsdurchführung -

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsdurchführung für ein mit einem Fluid befüllbares elektrisches Gerät, wobei die Hochspannungsdurchführung einen Stromleiter aufweist und der Stromleiter von einem Isolierkörper umgeben ist, wobei der Isolierkörper Bestandteil einer Isolieranordnung ist. Im Folgenden wird die Hochspannungsdurchführung auch kurz als Durchführung bezeichnet.

Die Durchführung dient der Führung eines Spannung führenden Leiters durch eine Öffnung in einer geerdeten Wand.

Diese Wand wird zumeist durch das Gehäuse eines elektrischen Gerätes dargestellt. Beispiele sind Transformatoren,

Kompensationsdrosseln, Schaltanlagen, sowie Gleichrichter oder Wechselrichteranlagen. Die beschriebene

Hochspannungsdurchführung umfasst dabei insbesondere

elektrische Durchführungen mit einer Spannung ab 1 kV.

Geräte mit derartigen Hochspannungsdurchführungen sind grundsätzlich bekannt, insbesondere Geräte wie

Transformatoren oder Schaltanlagen. Der Isolierkörper umgibt den Stromleiter, der die Hochspannungsdurchführung

beispielsweise axial durchläuft. Die Länge des Isolierkörpers wird durch die Schlagweiten und Kriechwege bestimmt. Diese sind neben der Spannung auch von den jeweiligen

Umgebungsbedingungen abhängig. Unter Isolieröl und Druckgas sind wesentlich kürzere Längen ausreichend als unter

Umgebungsluft. Für niedrige Spannungen wird die Durchführung vorzugsweise ungesteuert ausgeführt. Bei höheren Spannungen kommt zumeist eine kapazitive Feldsteuerung zum Einsatz um die erforderlichen Durchmesser gering zu halten. Auf den zylindrischen, in der Länge abgestuften leitfähigen

Steuerbelägen ergibt sich eine von den gegenseitigen

Kapazitäten bestimmte Potentialaufteilung. Dazu sind

bevorzugt metallische Folien abwechselnd mit einem

Isoliermedium (z. B. Papier, Folie) aufgewickelt und nach Trocknung mit Öl oder Epoxidharz imprägniert.

Um einen Stromfluss durch den Stromleiter zu unterbrechen, sind an dem Gerät oder in den zum Gerät führenden

Verbindungsleitungen des Stromnetzes allgemein externe

Schalteinheiten vorgesehen, deren Betätigung eine

Unterbrechung auf einem Strompfad, den der Stromfluss nutzt, öffnet oder schließt.

Im Fehlerfall muss ein elektrisches Gerät oder ein

Netzabschnitt zuverlässig von der Fehlerquelle getrennt werden, da ansonsten die hohen Kurzschlussströme zu Schäden am elektrischen Gerät oder Netzabschnitt führen.

Der bisherige Einsatz separater Schalter ist jedoch aufwändig und kostenintensiv.

Die Aufgabe besteht darin, den Strompfad durch eine

Hochspannungsdurchführung für ein mit einem Fluid,

insbesondere Öl, befüllbares elektrisches Gerät einfacher unterbrechen zu können.

Erfindungsgemäß wird eine Hochspannungsdurchführung der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt, wobei der Stromleiter mindestens eine Unterbrechung aufweist, in der die Schalteinheit zum Unterbrechen des Strompfades angeordnet ist .

Die Hochspannungsdurchführung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, dass die Schalteinheit in der

Hochspannungsdurchführung für das elektrische Gerät

implementiert ist. So wird ein einfacheres Unterbrechen des Strompfads ermöglicht. Das Unterbrechen kann mittels der Schalteinheit direkt in der Hochspannungsdurchführung

erfolgen. Eine externe Unterbrechung kann eingespart werden. Die Schalteinheit ist direkt in der Hochspannungsdurchführung implementiert. Es wird also eine mehrfunktionale Komponente für die Vorrichtung bereitgestellt, wobei die mehrfunktionale Komponente gleichzeitig die Hochspannungsdurchführung und die Schalteinheit aufweist. Die Verkabelung der Vorrichtung wird somit vereinfacht, weil eine externe Kabelzuführung für ein Schaltsignal entfallen kann. Die Schalteinheit kann mit der Hochspannungsdurchführung gemeinsam ausgetauscht werden, was die Wartung vereinfacht.

Die Schalteinheit ist vorzugsweise mechanisch betätigt sowie gasdicht gekapselt ausgeführt. Die innere Isolation des die Schaltkontakte umgebende Raumes innerhalb der Schalteinheit kann beispielsweise durch ein Vakuum oder ein Isoliergas realisiert werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass die Schalteinheit durch eine oder mehrere Vakuumschaltröhren gebildet wird. Diese Technologie ist hinreichend erforscht und erlaubt eine einfache, zuverlässige Gestaltung der

Hochspannungsdurchführung .

In Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die eine oder die mehreren Schalteinheiten innerhalb von Konturen der

Hochspannungsdurchführung angeordnet sind. So wird eine besonders einfache und kompakte Bauweise ermöglicht. Die Vakuumschaltröhren stehen nicht über die Konturen der

Hochspannungsdurchführung hinaus, sondern die Konturen der Durchführung umhüllen die Schaltelemente. Die Konturen können in Ausführungsformen zylindrisch sein, beispielsweise

kreiszylindrisch .

In besonders bevorzugten Ausführungsformen weist die

Hochspannungsdurchführung eine Antriebseinheit zur Betätigung der Schalteinheit auf. Vorzugsweise ist die Antriebseinheit innerhalb der Konturen der Hochspannungsdurchführung

angeordnet. So wird eine besonders einfache und kompakte Bauweise ermöglicht. Die Antriebseinheit kann auf diese Weise kompakt in die Hochspannungsdurchführung integriert sein.

Eine externe Antriebseinheit und eine entsprechende

Verkabelung können entfallen. Die Antriebseinheit steht in bevorzugten Ausführungsformen nicht über die Konturen der Hochspannungsdurchführung hinaus, sondern die Konturen der Hochspannungsdurchführung umhüllen diese ebenfalls. Bevorzugt ist, dass für jede Schalteinheit eine eigene Antriebseinheit bereitgestellt ist. Besonders bevorzugt ist, dass die

Antriebseinheit an einem axialen Ende der

Hochspannungsdurchführung positioniert ist. Vorzugsweise bildet das einen Hohlleiter bildende Gehäuse dieser

Antriebseinheit an seiner Außenfläche einen Radius zur

Verminderung der Feldstärke, sodass der Abschluss des

Hohlleiters eine elektrische Abschirmung oder Elektrode der Hochspannungsdurchführung darstellt .

Bevorzugt ist, dass die Antriebseinheit als

elektromagnetischer Antrieb ausgeführt ist. Als

elektromagnetischer Antrieb kommt beispielsweise ein

sogenannter Reluktanzantrieb in Betracht, der als solcher dem Fachmann jedoch bekannt ist, sodass auf genauere

Erläuterungen an dieser Stelle verzichtet werden kann.

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Stromleiter

zumindest teilweise als Hohlleiter ausgebildet. Das heißt, im Stromleiter ist ein Innenraum ausgebildet. Der Innenraum enthält vorzugsweise Bestandteile der Antriebseinheit

und/oder der Schalteinheit. Vorzugsweise sind/ist also die Antriebseinheit zur Betätigung der Schalteinheit und/oder die Schalteinheit zumindest teilweise innerhalb des Hohlleiters angeordnet. Besonders bevorzugt ist, dass innerhalb des Hohlleiters der Hochspannungsdurchführung eine Kontroll-und/oder Steuereinheit der Schalteinheit angeordnet ist. So wird eine sehr kompakte Bauweise der

Hochspannungsdurchführung ermöglicht .

In Ausführungsformen sind zwei gegenüberliegende Enden des Stromleiters als geschlossene Leiter ausgebildet und die gegenüberliegenden Enden sind durch einen Hohlleiterabschnitt miteinander verbunden. So kann eine Verkapselung des

Innenraums erreicht werden.

Die Antriebseinheit zur Betätigung der Schalteinheit ist vorzugsweise innerhalb des Hohlleiters angeordnet. So wird eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht. Die

Antriebseinheit kann so vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Die Antriebseinheit und/oder die Steuer- und

Überwachungseinheit können besonders bevorzugt in dem

Innenraum des Hohlleiters verkapselt sein.

Die Steuereinheit ist vorzugsweise mit wenigstens einem

Sensor verbunden, wertet besonders vorzugsweise die von diesem Sensor empfangenen Messsignale aus und überwacht nochmals bevorzugt, ob ein so genanntes Schaltkriterium erfüllt ist. Dieses Schaltkriterium, vorzugsweise ein

Abschaltkriterium, kann ein komplexes mehrstufiges

Auswerteprogramm umfassen. Ist das Schaltkriterium gegeben, erzeugt die Steuereinheit vorzugsweise ein Schaltsignal , das vorzugsweise zur Antriebseinheit für die Schalteinheit der Hochspannungsdurchführung übertragen wird und so eine

Unterbrechung des Strompfades der Hochspannungsdurchführung herbeiführt .

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schalteinheit und/oder die Antriebseinheit in weniger

hochspannungstechnisch beanspruchten Bereichen der

Hochspannungsdurchführung platziert, vorzugsweise in axial von einem Montageflansch der Durchführung entfernten

Bereichen, angeordnet.

Vorzugsweise ist zwischen der Antriebseinheit und der

Schalteinheit die Schaltstange angeordnet. Diese Schaltstange ist vorzugsweise zumindest teilweise elektrisch leitend ausgeführt. Besonders bevorzugt ist, dass die Schaltstange einen Teil des Strompfades durch die

Hochspannungsdurchführung darstellt .

Der Montageflansch ist vorzugsweise axial im Bereich der Schaltstange angeordnet und weist dabei sowohl zur

Schalteinheit als auch zur Antriebseinheit einen axialen Abstand auf, welcher mindestens dem Durchmesser der

Schaltstange entspricht. In dem durch die genannte

Durchmesserdifferenz frei werdenden Abstand zum äußeren

Isolierkörper der Hochspannungsdurchführung ist besonders vorzugsweise eine zusätzliche elektrische Isolation zwischen der den Strompfad bildenden Schaltstange und dem

Montageflansch vorgesehen. Vorzugsweise ist die zusätzliche elektrische Isolation durch zusätzliche Isolierzylinder oder eine kapazitive Feldsteuerung dargestellt.

Die Schaltstange ist vorzugsweise dafür eingerichtet, die mechanische Schaltbewegung von der Antriebseinheit zur

Schalteinheit zu übertragen und ist vorzugsweise aus einem Leiterwerkstoff gebildet und derart dimensioniert, dass sie im Bereich zwischen der Antriebseinheit und der Schalteinheit den Stromleiter der Durchführung bildet.

Die Schaltstange weist vorzugsweise einen geringeren

Durchmesser auf als die Schalteinheit und/oder die

Antriebseinheit. Die Anforderungen an die elektrische

Isolation des Stromleiters in der Durchführung sind im

Bereich der die Durchführung aufnehmenden Öffnung der Wand des elektrischen Gerätes sowie des Montageflansches der

Durchführung am höchsten, da dort die Hochspannung dem

Erdpotential der Wand gegenübersteht. Die

Durchmesserdifferenz zwischen der Schalteinheit und dem

Stromleiter wird in bevorzugten Ausführungsformen für die Verstärkung der Isolation zwischen Strompfad und

Montageflansch der Durchführung genutzt, da im Bereich des auf Erdpotential liegenden Montageflansches eine hohe

elektrische Feldbeanspruchung auftritt. Dazu werden bei einer ungesteuerten Durchführung bevorzugt Isolierzylinder

(elektrische Barrieren aus Isolierwerkstoffen) eingebracht. Diese nutzen bevorzugt den durch die Durchmesserdifferenz zwischen der Schaltstange und der Schalteinheit bzw. der Antriebseinheit frei werdenden Raum.

Bei einer gesteuerten Durchführung wird der frei werdende Raum bevorzugt zur Platzierung einer gestuften kapazitiven Feldsteuerung mittels metallischer Steuerbeläge genutzt.

In einer Ausführungsform weist der axial gesehen im Bereich der Schaltstange angeordnete und den Isolierkörper der

Durchführung koaxial umschließende Montageflansch sowohl zur Schalteinheit, als auch zur Antriebseinheit einen axialen Abstand auf, welcher mindestens dem Durchmesser der

Schaltstange entspricht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die

Schaltstange im Anschlussbereich an die Antriebseinheit eine Isolierstrecke zur Entkopplung vom Antrieb auf. So kann die Schaltstange besser vom Antrieb entkoppelt sein.

Bevorzugt ist, dass eine Schalteinheit zumindest teilweise den Isolierzylinder umfasst. Vorzugsweise ist die

Schalteinheit derart positioniert, dass dieser

Isolierzylinder konzentrisch zum Innendurchmesser des

Montageflansches der Hochspannungsdurchführung angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist, dass der Isolierzylinder axial auf den Montageflansch der Durchführung ausgerichtet ist.

In Ausführungsformen weist die Antriebseinheit ein Gehäuse auf. Vorzugsweise stellt das Gehäuse der Antriebseinheit einen Teil des Stromleiters der Hochspannungsdurchführung bereit. Das bedeutet, dass vorzugsweise das Gehäuse

elektrisch leitfähig eingerichtet ist, um als Teil oder

Abschnitt des Stromleiters dienen zu können. Vorzugsweise ist das Gehäuse der Antriebseinheit und/oder ein Gehäuse einer Kontroll- und Steuereinheit der Schalteinheit elektrisch leitfähig eingerichtet und bildet einen Stromleiter, der einen Teil des Strompfades durch die

Hochspannungsdurchführung bildet. So kann das Gehäuse eine Doppelfunktion übernehmen und eine kompakte Bauweise der Vorrichtung ermöglichen. Die Antriebseinheit kann in dem Gehäuse verkapselt sein.

In speziellen Ausführungsformen nimmt auch die

Antriebseinheit selbst das Potential des Stromleiters an. Die interne Arbeitsspannung der Antriebseinheit ist dann

vorzugsweise eine Differenzspannung zur Spannung des

Stromleiters der Hochspannungsdurchführung. Die interne

Arbeitsspannung ist dabei vergleichsweise gering zur Spannung des Stromleiters der Hochspannungsdurchführung.

Manche Ausführungsformen sehen vor, dass das Gehäuse der Antriebseinheit derart gestaltet ist, dass es eine

Abschirmung und/oder eine Elektrode der

Hochspannungsdurchführung bildet. So wird eine

Mehrfachfunktion des Gehäuses ermöglicht. Bevorzugt ist, dass das Gehäuse zu diesem Zweck verrundet ist.

Elektrische Durchführungen nach dem Stand der Technik sind insbesondere bei hohen Betriebsspannungen zumeist an ihren Enden mit einer Elektrode oder Abschirmung versehen um hochspannungstechnisch vorteilhafte große Radien an den

Hochspannung führenden metallischen Teilen zu erzielen. Um den Aufbau zu vereinfachen, wird in einer bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung zumindest eine Antriebseinheit in die den axialen Endbereich der Hochspannungsdurchführung bildenden Elektrode integriert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Gehäuse der Antriebseinheit als ein in seinem Endbereich verrundeter Hohlleiter ausgeführt und bildet die Elektrode oder

Abschirmung für den Stromleiter am Durchführungsende. Dadurch kann man ohne zusätzliche Elektroden größere Radien an den elektrischen Kanten erreichen und damit eine Senkung der Feldstärke um die Zündbedingungen (Ladungsträgerbildung durch Stoßionisation) für einen elektrischen Durchschlag zu

verschlechtern .

In bevorzugten Anwendungsfällen kann das Gehäuse der

Antriebseinheit aus dem Isolierkörper der Durchführung

herausragen. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird das den Hohlleiter bildende Gehäuse der Antriebseinheit an seinem zum axialen Ende, also zum elektrischen Anschluss zeigenden Ende verrundet ausgeführt. Dabei wird der Radius vorzugsweise derart gewählt, dass die Feldstärke soweit sinkt, dass keine zusätzlichen Abschirmelektroden notwendig sind.

Die Bauart der Schalteinheit wird entsprechend den jeweiligen Schaltanforderungen gewählt. So kann die Schalteinheit beispielsweise einen Trenner, Erdungsschalter, Lastschalter oder Leistungsschalter umfassen.

Einige Ausführungsformen sehen zwei oder mehr Unterbrechungen vor, in denen jeweils eine Schalteinheit angeordnet ist, um den Strompfad wahlweise zu unterbrechen. Bevorzugt ist, dass die Hochspannungsdurchführung mehrere Schalteinheiten

aufweist und die Schalteinheiten ein unterschiedliches

Schaltvermögen aufweisen.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der

Hochspannungsdurchführung weisen zwei Schalteinheiten auf, die in Serie zueinander auf dem Strompfad angeordnet sind. Durch die Reihenschaltung mehrerer Schalteinheiten in manchen Ausführungsformen lässt sich z. B. eine höhere Schaltspannung erreichen. So ist bei Vakuumschaltzellen die Zunahme der Spannungsfestigkeit des Vakuums nicht proportional zu einem steigenden Kontaktabstand. Somit ist es bei hohen Spannungen oftmals günstiger mehrere Vakuumschaltröhren in Reihe zu schalten, wobei auf exakte Koordination der SchaltZeitpunkte zu achten ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführung sieht die Reihenschaltung von Schalteinheiten unterschiedlichen Schaltvermögens vor. Bevorzugt kommen Schalteinheiten unterschiedlicher

Schaltleistung und zulässiger Schalthäufigkeiten zum Einsatz. Dadurch ist die Kombination mehrerer verschiedener

Schaltfunktionen innerhalb der Durchführung möglich. So lassen sich dann beispielsweise Trennschalter mit Lastschaltern bzw. Leistungsschaltern kombinieren.

Trennschalter dienen der Herstellung einer sicheren

Trennstrecke, ohne dass Ströme geschaltet werden müssen. Zur Gewährleistung der Sicherheit muss der Schaltzustand

zweifelsfrei auswertbar sein. Dazu wird in einer bevorzugten Ausführung die Schalteinheit über Lichtwellenleiter mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden.

Lastschalter dienen zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Betriebsmitteln im ungestörten Zustand. Lastschalter sind in der Lage die Betriebs- und gewisse Überströme zu schalten, können aber Kurzschlussströme nicht beherrschen.

Die Aufgabe von Leistungsschaltern besteht in der sicheren Unterbrechung von Betriebs- und Kurzschlussströmen sowie in der Isolation der über den getrennten Schaltkontakten

wiederkehrenden Spannung. Leistungsschalter können demzufolge nicht nur Betriebsströme und geringe Überlastströme schalten, sondern auch die bei Fehlern auftretenden hohen

Kurzschlussströme. Aufgrund dieser unterschiedlichen

elektrischen Anforderungen, sowie den für diese verschiedenen Funktionen ebenfalls differierenden Schalthäufigkeiten, werden für diese Funktionen bevorzugt unterschiedliche

Schalteinheiten eingesetzt. Die Kombination dieser

Schalteinheiten und Anordnung derselben wie im weiteren Text beschrieben, ermöglicht eine raumsparende kompakte und leicht steuerbare Integration mehrerer nach dem Stand der

Technik bisher außerhalb eines elektrischen Gerätes

angeordneter Schalter, in die Durchführung eines elektrischen Gerätes .

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schalteinheit der Hochspannungsdurchführung mit einem Energiespeicher verbunden und dieser Energiespeicher innerhalb der Konturen der Hochspannungsdurchführung angeordnet. Auf diese Weise kann eine hohe Schaltgeschwindigkeit auch mit einer geringen Leistung der Antriebseinheit erreicht werden.

Vorzugsweise ist die Durchführung mit einem oder mehreren Federspeichern versehen. Der Federspeicher kann eine

Spiralfeder oder eine Blattfeder sein. Auch andere

Gestaltungsformen sind möglich. So kann eine sehr kompakte Bauform von Hochspannungsdurchführungen mit Federspeicher erreicht werden.

Manche Ausführungsformen sehen vor, dass der Federspeicher innerhalb eines Hohlleiters der Hochspannungsdurchführung angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der Federspeicher aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet. Das Material ist also

vorzugsweise ein Isolator, z. B. ein faserverstärkter

Kunststoff. So weisen z. B. Glasfasern im Verbund mit einer passenden Kunststoffmatrix eine hohe Bruchdehnung und eine elastische Energieaufnahme auf und sind daher für Federn geeignet. So kann eine Stromleitung über den Federspeicher verhindert werden. Der Federspeicher kann Bestandteil der Isolieranordnung sein. Der Federspeicher kann andere

Bestandteile der Hochspannungsdurchführung koaxial umgeben.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Antriebseinheit mit einem Federspeicher mechanisch gekoppelt, welcher ein Isoliermaterial aufweist oder aus einem Isoliermaterial besteht, und dieser Federspeicher ist innerhalb des den

Strompfad der Durchführung umschließenden Isolationsaufbaus der Durchführung angeordnet und wird damit zu einem

Bestandteil der Isolationsanordnung der Durchführung.

Der Federspeicher kann radial zwischen einer Innenwand des Hohlleiters und einem weiteren Bestandteil der

Hochspannungsdurchführung im Innenraum angeordnet sein. Der Federspeicher ist ein Kraftspeicher, der dafür angeordnet ist, eine Kraft zwischen Bestandteilen der

Hochspannungsdurchführung zu übertragen, vorzugsweise eine Kraft von der Antriebseinheit an die Schalteinheit zu

übertragen .

In bevorzugten Ausführungen ist die Hochspannungsdurchführung dafür eingerichtet, mit Anlegen des Einschaltsignals den Federspeicher zu entriegeln und den Schaltvorgang auszulösen. Anschließend kann der Federspeicher wieder geladen werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine

Vakuumschaltröhre abgeschaltet bei Entfernen des Signals „Halten" oder bei Ausfall der Steuerspannung und der

Federspeicher für erneutes Einschalten bleibt dabei

vorzugsweise gespannt.

In Ausführungsformen weist die Hochspannungsdurchführung eine Messanordnung mit Einrichtungen zur Messung des Stroms und/oder der Spannung auf, die vorzugsweise innerhalb des Durchführungskörpers angeordnet ist. So kann die

Hochspannungsdurchführung auf kompakte Weise mit der

Messanordnung versehen werden.

Ausführungsformen sehen vor, dass innerhalb des Hohlleiters der Hochspannungsdurchführung eine Kontroll- und/oder

Steuereinheit zur Steuerung der Schalteinheit angeordnet ist, welche durch den Hohlleiter elektrisch abgeschirmt ist. Die Kontrolleinheit und/oder die Steuereinheit können in dem Innenraum des Hohlleiters verkapselt sein. Die elektrische Abschirmung durch den Hohlleiter kann einen störungsfreien oder zumindest störungsärmeren Betrieb der Kontrolleinheit und/oder der Steuereinheit erlauben. Auf eine externe

elektrische Abschirmung kann verzichtet werden. Auch kann auf diese Weise die Kontroll- und/oder Steuereinheit kompakt in der Hochspannungsdurchführung verbaut werden. Zuleitungen von externen Kontroll- und/oder Steuereinheiten können entfallen, was den Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.

Manche Ausführungsformen sehen vor, dass die Einrichtungen zur Messung des Stroms und/oder der Spannung durch

Halbleiteranordnungen gebildet sind, die dafür eingerichtet sind, auf ein magnetisches und/oder ein elektrostatisches Feld der Hochspannungsdurchführung anzusprechen. So können Messeinrichtungen in der Hochspannungsdurchführung integriert bereitgestellt werden, um einen durch die

Hochspannungsdurchführung hindurchgeleiteten Stromfluss oder eine anliegende Spannung zu messen. Dafür können Messungen an magnetischen und/oder elektrostatischen Feldern besonders geeignet sein. Halbleiteranordnungen sind für diese Zwecke gut erprobt und erlauben eine einfache Konstruktion der

Messeinrichtungen .

Es ist in einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass die Messanordnung einen magnetooptischen Stromsensor als

Einrichtung zur Messung des Stroms aufweist. Dieser kann besonders zuverlässig Messdaten über den Strom bereitstellen .

In manchen Ausführungsformen weist die

Hochspannungsdurchführung eine Signalleitung auf, die

vorzugsweise faseroptisch ausgeführt ist, um ein von der Messanordnung abgehendes Messsignal zu transportieren.

Bevorzugt ist, dass die Messanordnung über die Signalleitung mit der Steuereinheit und/oder der Antriebseinheit der

Schalteinheit verbunden ist. So können zwischen der

Messanordnung und der Antriebseinheit bzw. der Steuereinheit Signale übertragen werden, z. B. Messsignale. Ist die

Messanordnung innerhalb des Durchführungskörpers angeordnet, kann eine besonders kompakte Bauweise erreicht werden. Ist die Signalleitung eine faseroptische Signalleitung, wird ein besonders störungsarmer Signaltransport ermöglicht, der von elektrischen oder magnetischen Störfeldern weitestgehend unbeeinflusst ist.

Bevorzugt ist, dass die Hochspannungsdurchführung dafür eingerichtet ist, aus dem Messsignal gewonnene Messwerte einer weiteren vergleichenden Schutzeinrichtung zuzuführen.

So können die Messwerte für mehr als einen Zweck genutzt werden. Eine bevorzugte weitere vergleichende

Schutzeinrichtung ist ein Differentialschutz. Vorzugsweise ist die weitere vergleichende Schutzeinrichtung über ein Signalübertragungskabel mit der Steuer- und Antriebseinheit der in der Hochspannungsdurchführung angeordneten

Schalteinheit, z. B. Vakuumschaltröhre, verbunden.

Bevorzugt ist, dass die Halbleiteranordnung durch einen

Hallgenerator als magnetfeldabhängige Halbleiteranordnung gebildet ist. Hallgeneratoren sind relativ einfach

einzurichten und erlauben zuverlässige magnetfeldabhängige Messungen .

Ausführungsformen der Erfindung sehen als

Hilfsspannungsquelle der Messanordnung einen Thermogenerator vor. Ein Thermogenerator erlaubt, aus Temperaturdifferenzen Energie zu gewinnen. Da die genannten Geräte häufig

Temperaturdifferenzen aufweisen, z. B. zwischen einer

Innentemperatur des Geräts und einer Umgebungstemperatur, können Thermogeneratoren ohne zusätzliche Energiezufuhr autark, nur mittels der Temperaturdifferenz, die

Hilfsspannung erzeugen.

Die Hilfsspannungsquelle ist vorzugsweise mit der

feldabhängigen Halbleiteranordnung in einem gemeinsamen

Bauteil ausgebildet, das dafür dimensioniert ist, innerhalb der Hochspannungsdurchführung angeordnet zu sein. Die

Hilfsspannungsquelle kann also mit der feldabhängigen

Halbleiteranordnung zu einem innerhalb der

Hochspannungsdurchführung platzierbaren Bauteil

zusammengefasst werden. So kann eine sehr kompakte Bauweise erreicht werden. Das gemeinsame Bauteil erlaubt, die

Hilfsspannungsquelle gemeinsam mit der Halbleiteranordnung auszutauschen. So können beispielsweise zwei besonders gut aufeinander abgestimmte Komponenten selektiert und in dem gemeinsamen Bauteil ausgebildet werden. Die Anordnung

innerhalb der Hochspannungsdurchführung kann die Konstruktion der Vorrichtung vereinfachen. Vorzugsweise sind

Hilfsspannungsquelle und Halbleiteranordnung als integrierte Schaltung ausgeführt. Vorzugsweise umfasst das gemeinsame Bauteil einen Verstärker für das Steuersignal.

Bei einer Variante der Erfindung ist ein Lichtwellenleiter vorgesehen, der sich zwischen einer

Leistungseinspeiseeinheit, z. B. einem Laser, und einem opto-elektronischen Energiewandler erstreckt. Der

Lichtwellenleiter überträgt von der Leistungseinspeiseeinheit eingespeistes Licht zum opto-elektronischen Energiewandler, der die Lichtenergie zum Teil in elektrische Energie

umwandelt. Zum Speichern der so erhaltenen elektrischen

Energie dient ein Elektrospeicher, der mit dem opto

elektronischen Energiewandler verbunden ist. Der

Elektrospeicher, z. B. ein Kompensator oder ein Akkumulator, stellt die notwendige Antriebsenergie für die Antriebseinheit bereit. Ist die Antriebseinheit beispielsweise ein

Federspeicherantrieb, ist der Elektrospeicher mit einem

Elektromotor verbunden, der im Zusammenspiel mit einer zweckmäßigen Steuerungselektronik eine Feder des

Federspeicherantriebs spannt.

Bevorzugt ist, dass die Antriebseinheit einen Stecker

aufweist, um lösbar mit einem anderen Element der

Hochspannungsanordnung verbindbar zu sein. Das andere Element kann ein Verbindungsleiter, der vorzugsweise hohl ist, im Inneren der Hochspannungsdurchführung sein, der die

Hochspannungsdurchführung vorzugsweise axial durchläuft.

In einigen Ausführungsformen ist das Gehäuse der

Antriebseinheit mit einer Anschlussfahne verbunden, die die Hochspannungsdurchführung an einem axialen Ende abschließt. Die Anschlussfahne bildet vorzugsweise einen elektrischen Anschluss der Hochspannungsdurchführung. Das erlaubt, die Antriebseinheit in Randlage und damit leicht zugänglich an dem axialen Ende der Hochspannungsdurchführung anzuordnen. So kann ein Austausch der Antriebseinheit erleichtert werden.

Bevorzugt ist, dass die Antriebseinheit, insbesondere das Gehäuse der Antriebseinheit, einteilig mit der Anschlussfahne ausgebildet ist. Die Anschlussfahne kann einstückig mit dem Gehäuse der Antriebseinheit ausgeführt sein. So wird eine gute Leitfähigkeit ermöglicht.

Bevorzugte Ausführungsformen sehen vor, dass die

Antriebseinheit einen Teil eines axialen Strompfades der Hochspannungsdurchführung bildet und an einem axialen Ende elektrisch leitend über ein Schaltgestänge mit einem

beweglichen Kontakt der Schalteinheit verbunden ist und auf einer gegenüberliegenden Seite mit einem Anschluss zur

Fortsetzung des Strompfades ausgestattet ist. Dies erlaubt eine gute Interaktion zwischen Antriebseinheit und Kontakt der Schalteinheit. Anders ausgedrückt ist die Antriebseinheit als Teil des axialen Strompfades dem Anschluss und dem

Kontakt zwischengeschaltet. Die Antriebseinheit dient damit sowohl der Stromübertragung als auch, mittels dem

Schaltgestänge, der Betätigung der Schalteinheit.

Manchmal weist das Schaltgestänge eine als elektrischen

Leiter ausgeführte Betätigungsstange der Schalteinheit auf. Vorzugsweise umschließt ein aus einem Isoliermaterial bestehender Federspeicher die Betätigungsstange. Dann bildet der Federspeicher bevorzugt einen Bestandteil der

Isolieranordnung.

Zumeist weist die Hochspannungsdurchführung einen

Montageflansch zur Befestigung der Hochspannungsdurchführung am Gerät auf. Vorzugsweise umgibt der Montageflansch den Isolierkörper radial ringförmig. Bevorzugt ist, dass die Isolation im Bereich des Montageflansches verstärkt

ausgeführt ist.

Manche Ausführungsformen sehen vor, dass die Isolieranordnung einen Hauptisolierkörper aufweist und innerhalb des

Hauptisolierkörpers ein Zweitisolierkörper angeordnet ist.

In manchen Ausführungsformen ist ein Stromwandler direkt auf dem Isolierkörper angebracht. Der Isolierkörper dient dann nicht nur zur Isolierung, sondern auch als Träger für den Stromwandler und hat somit eine Doppelfunktion. So wird die Konstruktion der Hochspannungsdurchführung vereinfacht.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erfolgt der

Antrieb der Schalteinheit über eine potentialfreie

Energieversorgung für das automatische Auslösen und

Wiederaufziehen der Schalteinheit.

In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Übertragung der Antriebsenergie durch elektromagnetische Strahlung. Diese wird dabei vorzugsweise mittels dielektrischer Wellenleiter übertragen. Bevorzugt ist somit, dass die Energieversorgung der Antriebseinheit potentialfrei durch elektromagnetische Strahlung, welche über dielektrische Wellenleiter übertragen wird, erfolgt. Hier ist beispielsweise die Übertragung über Lichtwellenleiter, bei der Licht in Fasern aus Quarzglas oder Kunststoff, vorzugsweise eine polymere optische Faser, geführt wird, hinreichend bekannt, sodass auf weitere

Erläuterungen verzichtet wird.

Bevorzugt erfolgt die Schalthandlung dabei über einen

Energiespeicher. Auf diese Weise kann eine hohe

Schaltgeschwindigkeit auch mit einer geringen Leistungsdichte der potentialfreien Energieversorgung erreicht werden.

Bevorzugt kommen ein oder mehrere Federspeicher zum Einsatz. Diese sind bevorzugt aus einem Isoliermaterial gefertigt.

Bevorzugt werden zwei gegenläufige Energiespeicher

eingesetzt, um Einschalt und Ausschaltvorgänge durchführen zu können sowie die nach einem Schaltvorgang frei werdende

Energie (Prall- bzw. Bremsenergie) in einer gegenläufigen Feder aufzunehmen und für den nächsten Schaltvorgang zu speichern .

In die Durchführung werden zudem bevorzugt Sensoren zur Strom- und Spannungsmessung integriert. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die aufgenommenen Signale direkt zur Auslösung des Antriebes und damit zur Ausführung der

Schalthandlung verwendet. Somit ist die Bereitstellung eines Leistungsschalters möglich, der keine externe

Versorgungsspannung benötigt. Weiterhin sind vorzugsweise keine externen Steuerleitungen erforderlich.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind sowohl die Bauteile zur Energieversorgung der Antriebseinheit als auch die

Kontroll- und Steuereinheit und die Messanordnungen für Strom und/oder Spannung innerhalb der Durchführung angeordnet.

Weiterhin ist vorzugsweise die erforderliche signaltechnische und energetische Vernetzung innerhalb der

Hochspannungsdurchführung hergestellt. Dazu kommen bevorzugt glasfaserbasierte Lichtwellenleiter zum Einsatz. Die derart ausgeführte Hochspannungsdurchführung bildet damit

vorzugsweise eine autonom arbeitende Schalteinrichtung, besonders bevorzugt einen autonom arbeitenden

LeistungsSchalter .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im

Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der

Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 eine Schnittansicht durch eine zweite

Ausführungsform der Erfindung;

Figur 3 eine Schnittansicht durch eine dritte

Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4 eine Schnittansicht durch eine vierte

Ausführungsform der Erfindung;

Figur 5 eine Schnittansicht durch eine fünfte

Ausführungsform der Erfindung;

Figur 6 eine Schnittansicht durch eine sechste

Ausführungsform der Erfindung;

Figur 7 eine Schnittansicht durch eine siebte

Ausführungsform der Erfindung;

Figur 8 eine Schnittansicht durch eine achte Ausführungsform der Erfindung;

Figur 9 eine Schnittansicht durch eine neunte

Ausführungsform der Erfindung; und

Figur 10 eine Detailansicht einer Schnittansicht durch eine zehnte Ausführungsform der Erfindung.

In der Figur 1 ist eine Schnittansicht durch eine

Hochspannungsdurchführung 1 gemäß einer ersten

Ausführungsform gezeigt. Die Hochspannungsdurchführung 1 ist zur Verwendung in einem mit einem Fluid, z. B. Öl,

befüllbaren elektrischen Gerät (nicht dargestellt)

vorgesehen, um eine Hochspannung durch eine Wand des

elektrischen Geräts zu führen. Dafür weist die

Hochspannungsdurchführung 1 einen Stromleiter 2 auf. Die Hochspannungsdurchführung 1 weist einen Isolierkörper 3 auf. Der Stromleiter 2 ist von dem Isolierkörper 3 umgeben, in diesem Fall von einem Durchführungskörper 3. Der

Durchführungskörper 3 umgibt den Stromleiter 2 koaxial. Der Durchführungskörper 3 der Hochspannungsdurchführung 1 dient also gleichzeitig als Isolierkörper 3. Der Isolierkörper 3 ist Bestandteil einer Isolieranordnung. Der Stromleiter 2 weist eine Unterbrechung 4 auf, in der eine Schalteinheit 5 zum Unterbrechen eines Strompfades vorgesehen ist. Der Strompfad durchläuft auf dem Stromleiter 2 die

Hochspannungsdurchführung 1. Die Schalteinheit 5 ist durch eine Vakuumschaltröhre gebildet. Die Vakuumschaltröhre ist innerhalb von Konturen der Hochspannungsdurchführung

angeordnet. Die Konturen sind durch den zylindrischen

Isolierkörper 3 definiert.

Die in Figur 1 gezeigte Hochspannungsdurchführung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass die Schalteinheit 5 in der Hochspannungsdurchführung 1 für das elektrische Gerät implementiert ist. Das Unterbrechen kann mittels der Schalteinheit 5 direkt in der

Hochspannungsdurchführung 1 erfolgen. In der ersten

Ausführungsform gemäß Figur 1 weist die

Hochspannungsdurchführung 1 eine Antriebseinheit 6 zur

Betätigung der Schalteinheit 5 auf. Die Antriebseinheit 6 ist innerhalb der Konturen der Hochspannungsdurchführung 1 angeordnet. Genauer gesagt, ist die Antriebseinheit 6 innerhalb des Stromleiters 2 angeordnet. Der Stromleiter 2 ist dafür teilweise als Hohlleiter ausgebildet, um einen Innenraum für die Antriebseinheit 6 bereitzustellen. Die Antriebseinheit 6 weist ein Gehäuse 7 auf. Das Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 stellt einen Teil des Stromleiters 2 der Hochspannungsdurchführung 1 dar.

Die gekapselte Schalteinheit verfügt über eine äußere

Isolation. Diese Isolation wird in den Isolationsaufbau zwischen den spannungsführenden Teilen des Strompfades und dem Montageflansch 8 der Durchführung einbezogen und

ermöglicht eine Verringerung der Baugröße der Durchführung. Beispielsweise kann der Keramikkörper einer

Vakuumschaltröhre, also der Schalteinheit 5, die Isolation des Stromleiters 2 zu einem Montageflansch 8 der

Hochspannungsdurchführung 1 bilden.

Bevorzugt ist die Isolation im Bereich des Montageflansches verstärkt ausgeführt, da hier die

die höchste elektrische Beanspruchung auftritt.

Ferner sind Abwandlungen vorgesehen, in denen ein Stromwandler 22 direkt auf dem Isolierkörper 3 angebracht ist .

In der Figur 2 ist eine Schnittansicht durch eine

Hochspannungsdurchführung 1 gemäß einer zweiten

Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In der zweiten

Ausführungsform bilden die Schalteinheit 5, hier wieder die Vakuumschaltröhre, und die Antriebseinheit 6 zwei räumlich getrennte Teile. Erfindungsgemäß werden die Schalteinheit 5 und/oder die Antriebseinheit 6 in weniger

hochspannungstechnisch beanspruchte Bereiche verlagert, also in axial vom Montageflansch 8 der Durchführung entfernten Bereichen angeordnet. Beide Teile sind durch eine

Schaltstange 9, auch Betätigungsstange 9 genannt, mechanisch verbunden. Die Schaltstange 9 bildet den Stromleiter 2 im Bereich des Montageflansches 8 der Hochspannungsdurchführung an einer Öffnung des elektrischen Geräts, durch die die

Hochspannungsdurchführung 1 die Wand durchtritt. Eine

Durchmesserdifferenz zwischen Schalteinheit 5 und Stromleiter 2 wird für die Verstärkung der Isolation zum Montageflansch 8 der Durchführung genutzt, da im Bereich des auf Erdpotential liegenden Montageflansches 8 eine hohe elektrische

Feldbeanspruchung auftritt. Dazu können bei einer

ungesteuerten Durchführung zusätzliche Isolierzylinder 33 (elektrische Barrieren aus Isolierwerkstoffen) eingebracht werden. Diese nutzen bevorzugt den durch die

Durchmesserdifferenz zwischen der Schaltstange 9 und der Schalteinheit bzw. der Antriebseinheit

frei werdenden Raum. Bei einer gesteuerten Durchführung wird der frei werdende Raum zur Platzierung einer Feldsteuerung 19 genutzt .

Mit anderen Worten zeigt Figur 2 eine

Hochspannungsdurchführung 1, bei der die Antriebseinheit 6 einen Teil des axialen Strompfades der

Hochspannungsdurchführung 1 bildet und an einem axialen Ende 10 elektrisch leitend über ein Schaltgestänge mit einem beweglichen Kontakt 11.1 der Schalteinheit 5 verbunden ist und auf einer gegenüberliegenden Seite 12 mit einem Anschluss 13 zur Fortsetzung des Strompfades ausgestattet ist. Das Schaltgestänge weist die als elektrischen Leiter ausgeführte Betätigungsstange 9 der Schalteinheit 5 auf.

Die Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 7 der

Antriebseinheit 6 derart gestaltet, dass es eine Abschirmung und Elektrode der Hochspannungsdurchführung 1 an ihrem axialen Ende bildet. Dazu wird die Antriebseinheit 6 am entsprechenden axialen Ende der Hochspannungsdurchführung positioniert und das einen Hohlleiter bildende Gehäuse 7 der Antriebseinheit an seiner Außenfläche mit einem Radius R zur Verminderung der Feldstärke versehen. Damit stellt der axiale Abschluss des Hohlleiters bzw. das Gehäuse der Schalteinheit die elektrische Abschirmung oder Elektrode der

Hochspannungsdurchführung dar. Dabei wird der Radius R der Verrundung derart gewählt, dass die Feldstärke soweit sinkt, dass keine zusätzlichen Abschirmelektroden notwendig sind.

Das Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 ist mit einer

Anschlussfahne 14 verbunden, die die

Hochspannungsdurchführung 1 an einem axialen Ende 15

abschließt. Die Anschlussfahne 14 bildet einen elektrischen Anschluss der Hochspannungsdurchführung 1.

Der keramische Isolierkörper der Schalteinheit 5, also hier der Vakuumschaltröhre, bildet gleichzeitig die Hauptisolation der Hochspannungsdurchführung 1. Im Ausführungsbeispiel umfasst die Vakuumschaltröhre 5 einen Isolierzylinder 5.5.

Die Vakuumschaltröhre 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel derart positioniert, dass dieser Isolierzylinder 5.5

konzentrisch zum Innendurchmesser des Montageflansches 8 der Hochspannungsdurchführung angeordnet ist und dass der

Isolierzylinder 5.5 axial auf den Montageflansch 8 der

Durchführung ausgerichtet ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die axiale Ausrichtung der Schalteinheit 5 zum Montageflansch 8 derart ausgeführt, dass der axialer Abstand A2 von der Mitte des Isolierzylinders 5.5 zur Mitte des Montageflansches 8 maximal einem Drittel der axialen Höhe des Isolierzylinders 5.2 entspricht. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die axiale Ausrichtung der Schalteinheit 5 zum Montageflansch 8 derart ausgeführt, dass sich ein axialer Abstand A2 von der axialen Mitte des Isolierzylinders 5.5 zur axialen Mitte des Montageflansches 8 einstellt, der geringer ist, als die Summe zweier axialer Dicken des Montageflansches 8.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet der Isolierzylinder 5.5 der Schalteinheit 5 und die innere

Isolation der Schalteinheit die Gesamtisolation der

Durchführung im Bereich des Montageflansches 8 der

Durchführung .

Im Ausführungsbeispiel ist weiterhin der den feststehende Kontakt 11.2 der Vakuumschaltröhre tragende, durch das gekapselte Gehäuse der Vakuumschaltzelle führende Stromleiter am axialen Ende der Hochspannungsdurchführung 1 als

geräteseitiger elektrischer Anschluss 13 der

Hochspannungsdurchführung ausgeführt. Dies ermöglicht eine kostengünstige und raumsparende Gestaltung der

Schalteinrichtung innerhalb der Hochspannungsdurchführung.

Um insbesondre bei Freiluftdurchführungen Kriechströme zu vermeiden wird der äußere Isolierkörper koaxial zusätzlich mit glockenförmigen Schirmen 16 oder Rippen ausgestattet, welche die Oberfläche des Isolierkörpers und damit den

Kriechweg deutlich vergrößern. Der Isolierkörper ist

vorzugweise aus Porzellan oder Silikonwerkstoffen gebildet.

In Figur 4 ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind mehrere

Schalteinheiten 5.1, 5.2 auch Schaltelemente 5.1, 5.2

genannt, innerhalb der Konturen der Hochspannungsdurchführung 1 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind 2

Schalteinheiten unterschiedlichen Schaltvermögens in Reihe geschaltet, eine Schalteinheit ist als Trennschalter 5.1 und eine weitere Schalteinheit ist als Leistungsschalter 5.2. ausgeführt. Sowohl die Schaltleistung als auch die

Schalthäufigkeit beider Schalteinheiten weichen demzufolge voneinander ab und bedingen jeweils eine andere Gestaltung.

Leistungsschalter können die bei Fehlern auftretenden hohen Kurzschlussströme schalten. Trennschalter dienen der

Herstellung einer sicheren Trennstrecke, ohne dass Ströme geschaltet werden müssen. Zur Gewährleistung der Sicherheit muss der Schaltzustand zweifelsfrei auswertbar sein. Dazu ist im Ausführungsbeispiel auch der Trennschalter mit einem

Sensor zur Aufnahme der Schaltstellung ausgerüstet und über Lichtwellenleiter mit einer nicht dargestellten

Anzeigeeinrichtung verbunden. Dadurch ist die Kombination mehrerer verschiedener Schaltfunktionen innerhalb der

Durchführung möglich.

Die jeweiligen Antriebseinheiten 6 für den Leistungsschalter und den Trennschalter sind jeweils in Richtung von äußeren Anschlüssen 13 ausgerichtet, an denen sich an den jeweiligen Gehäusen 7 Anschlussfahnen 14 befinden. Das Gehäuse 7 der Antriebseinheiten 6 bildet jeweils einen Hohlleiter, über den der Stromfluss erfolgt. Somit ist der Stromleiter 2 zumindest teilweise als Hohlleiter ausgebildet. Die Gehäuse 7 der

Antriebseinheiten 6 sind in Richtung der Anschlüsse 13 verrundet ausgeführt und bilden jeweils Abschirmungen bzw. Elektroden. Zudem stellt das Gehäuse 7 jeder der beiden

Antriebseinheiten 6 einen Teil des Stromleiters 2 der

Hochspannungsdurchführung 1 dar. Der keramische Isolierkörper 5.2 der Vakuumschaltröhre 5.1 bildet die Hauptisolation des Stromleiters 2 zum Montageflansch 8. Eine andere bevorzugte Ausgestaltung sieht die Reihenschaltung mehrerer

gleichartiger Schalteinheiten 5.1, 5.2 vor, dadurch lässt sich eine höhere Schaltspannung erreichen.

Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 5 gezeigt. Diese Ausführungsform offenbart eine kompakte

Schalt- und Steuereinheit. Innerhalb des Hohlleiters der Hochspannungsdurchführung 1 ist eine Kontroll- und

Steuereinheit 17 zur Steuerung der Schalteinheit 5

angeordnet, welche durch den Hohlleiter, also einen Abschnitt des Stromleiters 2, der einen Innenraum ausbildet, elektrisch abgeschirmt ist. Die Antriebseinheit 6 und ein Kraftspeicher sind innerhalb des zylindrischen Hohlleiters angeordnet. Der Kraftspeicher ist ein Federspeicher 18. Der Federspeicher 18 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet, im vorliegenden Fall Kunststoff.

Eine Feldsteuerung 19 umgibt in der fünften Ausführungsform gemäß Figur 5 den Hohlleiter des Stromleiters 2 radial. Die Feldsteuerung 19 ist in dem Durchführungskörper 3

eingearbeitet. Der Durchführungskörper 3 ist ein RIP (Resin Impregnated Paper) -Körper, der radial abschnittsweise von einem Schirme 16 tragenden Isolierkörper aus beispielsweise Porzellan oder Silikon umgeben ist. Dabei teilt der

Montageflansch 8 den Durchführungskörper 3 in einen ersten Abschnitt 20 und einen zweiten Abschnitt 21 auf und die

Beschirmung 16 ist nur auf dem ersten Abschnitt 20,

üblicherweise den in der Umgebungsluft der Anlage liegenden Abschnitt, angebracht. Die Hochspannungsdurchführung 1 weist eine Messanordnung 22 mit Einrichtungen zur Messung des Stroms und der Spannung auf. Die Messanordnung 22 ist

innerhalb des Durchführungskörpers 3 angeordnet. Genauer gesagt sind in einer radialen Außenwand des

Durchführungskörpers 3 Vertiefungen vorgesehen, in denen die Messanordnung 22 angeordnet ist. Die Vertiefungen und somit die Messanordnung 22 sind vom Isolierkörper der Durchführung oder dessen Schirmen 16 bedeckt.

Die Einrichtungen zur Messung des Stroms und der Spannung sind in der fünften Ausführungsform der Erfindung durch

Halbleiteranordnungen gebildet, die dafür eingerichtet sind, auf ein magnetisches oder ein elektrostatisches Feld der Hochspannungsdurchführung anzusprechen. Die Messanordnung 22 weist einen magnetooptischen Stromsensor zur Messung des Stroms auf. Bevorzugt ist die Halbleiteranordnung durch einen Hallgenerator als magnetfeldabhängige Halbleiteranordnung gebildet .

Nicht in Figur 5 gezeigt ist, dass das fünfte

Ausführungsbeispiel eine Signalleitung aufweist, um ein von der Messanordnung 22 abgehendes Messsignal zu transportieren. Die Signalleitung ist faseroptisch. Aus dem Messsignal gewonnene Messwerte werden einer weiteren vergleichenden Schutzeinrichtung (nicht gezeigt) zugeführt. Als

Hilfsspannungsquelle der Messanordnung ist ein nicht

gezeigter Thermogenerator vorgesehen. Die

Hilfsspannungsquelle ist mit der feldabhängigen

Halbleiteranordnung, der Messanordnung 22, in einem

gemeinsamen Bauteil ausgebildet. Das gemeinsame Bauteil ist dafür dimensioniert, innerhalb der Hochspannungsdurchführung 1 angeordnet zu sein. Im fünften Ausführungsbeispiel ist der Durchführungskörper 3 das gemeinsame Bauteil.

Figur 6 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Der Kraft- oder Federspeicher 18 umschließt die Antriebseinheit 6 radial und bildet einen Bestandteil der Isolieranordnung. Wieder weist die Hochspannungsdurchführung 1 ein

Schaltgestänge auf, das eine als elektrischen Leiter

ausgeführte Schaltstange 9 der Schalteinheit 5 aufweist. In einigen abgewandelten Ausführungsformen umschließt der

Federspeicher 18 auch noch die Schaltstange 9.

Erfindungsgemäß ist der Montageflansch 8 axial im Bereich der Schaltstange 9 angeordnet und sowohl die Schalteinheit 5, als auch die Antriebseinheit 6 sind axial vom Montageflansch 8 entfernt angeordnet. Dadurch weisen Hochspannung führende Bauteile der Hochspannungsdurchführung im

hochspannungstechnisch stark beanspruchten

Montageflanschbereich nur einen geringen Durchmesser auf. Der durch den geringen Durchmesser der Schaltstange 9 zur

Verfügung stehende Raum wird zur Verstärkung der elektrischen Isolation genutzt. Im Ausführungsbeispiel ist eine

ungesteuerte Durchführung mit einem in diesem Bereich

verstärkten Hauptisolierkörper 23 in dargestellt.

Ebenso kann der Raum bei einer mit Isolierflüssigkeit oder einem Isoliergas gefüllten Hochspannungsdurchführung für einen größeren mit Isolierfluid gefüllten Abstand zwischen dem Strompfad 2 und dem Montageflansch 8 genutzt werden. Der Raum kann dann zusätzlich mit Isolierstoffbarrieren geteilt werden um eine höhere Spannungsfestigkeit zu erreichen.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt ist eine so genannte Öl-Luft Durchführung. Die Antriebseinheit 6 ist als Kopf an der Ölseite der

Hochspannungsdurchführung 1 vorgesehen. Der gegenüberliegende luftseitige Kopf bildet eine Abschlussabdichtung zum

luftseitig mit Schirmen 16 versehenen Isolierkörper 3 der Hochspannungsdurchführung und ist mit einer Anschlussfahne 14, ausgestattet, um den Strompfad nach außen hin, also von der Ölseite weg, fortzusetzen. Der luftseitige Kopf ist als Hohlleiter ausgelegt. Im inneren dieses Hohlleiters kann eine Kontroll-, und Steuereinheit 17 angeordnet sein. Bei einer Ausgestaltung der Durchführung als ölimprägnierte

Durchführung kann der Hohlleiter des Durchführungskopfes alternativ oder zusätzlich als Ölausdehnungsgefäß für das Öl der Imprägnierung der Isolation der Durchführung genutzt werden. Die Isolieranordnung weist einen Hauptisolierkörper 23 auf. Die Isolieranordnung weist innerhalb des

Hauptisolierkörpers 23 einen Zweitisolierkörper 24 auf. Im Hauptisolierkörper 23 ist Sensorik, beispielsweise die

Messanordnung 22, vorgesehen. Die Messanordnung 22 ist durch den Hauptisolierkörper 23 vom Zweitisolierkörper 24

beabstandet. Der Hauptisolierkörper 23 befindet sich also zwischen der Sensorik und dem Zweitisolierkörper 24. Die Messanordnung 22 wird vom Isolierkörper oder einem Schirm 16 des Isolierkörpers bedeckt. Die ölseitige angeordnete

Antriebseinheit 6 ist teilweise in den Zweitisolierkörper 24 eingeführt. Der Hauptisolierkörper 23 und der

Zweitisolierkörper 24 sind beide kreiszylindrisch und hohl ausgebildet und umgeben den Stromleiter 2 koaxial.

In einem weiteren in Figur 8 dargestellten

Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit 6 gegenüber dem den Strompfad bildenden und die Antriebseinheit 6

umschließenden Hohlleiter 7 elektrisch isoliert ausgeführt. Dazu ist innerhalb des Hohlleiters eine Isolieranordnung 7.2 angeordnet, welche die Antriebseinheit 6 umschließt. Die Schaltstange 9 weist im zur Antriebseinheit 6 zeigenden

Bereich einen aus Isoliermaterial bestehenden Teilabschnitt 9.2 auf. Zwischen dem als Strompfad benutzten leifähigen Bereich der Schaltstange 9 und dem als Hohlleiter

ausgeführten Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 wird die

elektrische Verbindung über eine Lamelle oder eine flexible Verbindungsleitung 36 hergestellt. Weiterhin weist die

Isolieranordnung vier zylindrische Isolierelemente 26 - 29 auf, die koaxial zueinander angeordnet sind. Die

Antriebseinheit 6 ist in einem dritten Isolierelement 28, von innen gezählt, eingeführt und als Kopf ausgebildet. Ein scheibenförmiges Isolierelement 30 schließt die

Hochspannungsdurchführung 1 zur Ölseite hin ab. An der

Ölseite ist das ölseitige Anschlussstück 25 vorgesehen, dass ein Isolierelement 30 durchdringt.

Figur 9 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der

Hochspannungsdurchführung, bei der ein in die Kapselung einer Vakuumschaltröhre 5 eingebetteter Isolierzylinder 5.5 gemeinsam mit der inneren Isolation der Vakuumschaltröhre 5, in diesem Falle ein Vakuum, die Gesamtisolation der

Durchführung im Bereich des Montageflansches 8 der

Durchführung darstellt. Der Isolierzylinder 5.5 der

Schalteinheit umhüllt bzw. verkapselt und isoliert also das in der Schalteinheit befindliche Kontaktsystem 11.1, 11.2 und bildet gleichzeitig die Isolation des Strompfades der

Durchführung gegenüber dem zumeist auf Erdpotential

befindlichen Montageflansch 8 der Hochspannungsdurchführung.

Die Antriebseinheit 6 ist an der Schalteinheit 5 befestigt. Die Schaltbewegung wird über die Schaltstange 9 auf den beweglichen Kontakt 11.1 der Schalteinheit 5 übertragen. Das Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 bildet einen Hohlleiter, welcher den Strompfad über die Antriebseinheit 6 fortführt.

Im Ausführungsbeispiel ist weiterhin der den feststehenden Kontakt 11.2 der Vakuumschaltröhre tragende, durch das gekapselte Gehäuse der Vakuumschaltzelle führende Stromleiter 2 am axialen Ende der Hochspannungsdurchführung 1 als

geräteseitiger elektrischer Anschluss 13 der

Hochspannungsdurchführung ausgeführt. Dies ermöglicht eine kostengünstige und raumsparende Gestaltung der

Schalteinrichtung innerhalb der Hochspannungsdurchführung.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 ist die Antriebseinheit 6 mit der Schalteinheit 5 mittels einer Vergussmasse 35 auf der Schalteinheit 5 befestigt. Die Vergussmasse dichtet gleichzeitig den Bereich der Schaltstange 9 und den die

Bewegung der Schaltstange 9 ermöglichenden metallischen Balg der Vakuumschaltröhre 5 gegenüber der Umgebung ab.

Das einen Hohlleiter bildende Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 ist in der dargestellten Ausführungsform an seiner

Außenfläche mit einem ersten Radius RI zur Verminderung der Feldstärke versehen.

Weiterhin ist in der dargestellten speziellen Ausführung auch das Kapselungsgehäuse der Schalteinheit 5 im metallischen Bereich des Überganges vom Zylinder zum scheibenförmigen Abschluss der Kapselung mit einem zweiten Radius R2 zur

Verringerung der elektrischen Feldstärke versehen und stellt die geräteseitige Elektrode der Hochspannungsdurchführung dar. Die dargestellte Durchführung ist als

Hochspannungsdurchführung für den Einsatz zwischen zwei fluidgefüllten Räumen geeignet. Dies können zwei mit

Isolierflüssigkeit gefüllte Geräte, z. B. ein Transformator mit Kabelanschlusskasten aber auch zwei mit einem Isoliergas gefüllte Gefäße eines elektrischen Gerätes sein, z. B. eine gasisolierte Schaltanlage.

Die in Figur 9 dargestellte Ausführungsform ist ebenfalls als so genannte Öl-Luft Durchführung ausführbar. Bevorzugt wird dabei der am Montageflansch 8 beginnende luftseitige Teil der Hochspannungsdurchführung 1 mit einem konzentrisch zur zylindrischen Wand der Schalteinheit 5 angeordneten

Isolierkörper versehen, welcher mit Schirmen zur Verlängerung des luftseitigen Kriechweges ausgestattet ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Schirme direkt auf dem Gehäuse der Schalteinheit aufgebracht.

In Figur 10 ist anhand einer weiteren Ausführungsform

abschließend eine besondere Gestaltung der Antriebseinheit 6 gezeigt. Das Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 ist als Leiter ausgeführt, also hier als Hohlleiter, der die Antriebseinheit 6 umschließt. Das Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 bildet somit einen Abschnitt des Strompfads durch die

Hochspannungsdurchführung 1 hindurch. Dies kann alternativ durch Einbettung der Antriebseinheit 6 in einen Rohrleiter, also einen röhrenförmigen Leiter, erfolgen (nicht gezeigt) . Das Anschlussstück ist, hier als Anschlussfahne 14, direkt an die als Leiter ausgebildete Antriebseinheit 6 angebracht. Das Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 ist verrundet, wodurch das Gehäuse 7 als Elektrode/Schirmung ausgebildet ist. Die

Hochspannungsdurchführung 1 weist einen Verbindungsleiter 31 auf, der den Strompfad von der Außenseite, der Anschlussfahne 14, zur Ölseite hin verbindet. Der Verbindungsleiter 31 ist ebenfalls als Hohlleiter ausgeführt und bildet einen weiteren Abschnitt des Strompfads durch die Hochspannungsdurchführung 1 hindurch. Am Gehäuse 7 der Antriebseinheit 6 befindet sich ein Anbindungselement, hier ein Stecker 32. Über den Stecker 32 ist zwischen Antriebseinheit 6 und Verbindungsleiter 31 eine lösbare Verbindung, hier entsprechend eine

Steckverbindung, herstellbar. Dadurch ist eine einfache

Austauschbarkeit der Antriebs- und Kontrolleinheit

ermöglicht .

Offenbart ist somit eine Hochspannungsdurchführung 1 für ein mit einem Fluid befüllbares elektrisches Gerät, wobei die Hochspannungsdurchführung 1 einen Stromleiter 2 aufweist und der Stromleiter 2 von einem Isolierkörper 3 umgeben ist, wobei der Isolierkörper 3 Bestandteil einer Isolieranordnung ist, und wobei der Stromleiter 2 mindestens eine

Unterbrechung 4 aufweist, in der eine Schalteinheit 5 zum Unterbrechen eines Strompfades angeordnet ist.

Diese Hochspannungsdurchführung 1 hat den Vorteil, dass die Schalteinheit 5 in der Hochspannungsdurchführung 1 für das elektrische Gerät implementiert ist.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte

Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der

Erfindung zu verlassen.

Bezugs zeichenliste

1 Hochspannungsdurchführung

2 Stromleiter

3 Isolierkörper / Durchführungskörper

4 Unterbrechung

5, Schalteinheit (en) , Vakuumschaltröhre (n)

5.1, 5 . 2

5 . 5 Isolierzylinder

6 Antriebseinheit

7 Gehäuse

7 . 2 Isolation

8 Montageflansch

9 Schaltstange

9 . 2 Abschnitt der Schaltstange

10 axiales Ende

11 Schaltkontakt

11.1 beweglicher Schaltkontakt

11.2 fester Schaltkontakt

12 gegenüberliegende Seite

13 Anschluss

14 Anschlussfahne

15 axiales Ende

1 6 Schirm

17 Kontroll- und Steuereinheit

1 8 Energiespeicher, Federspeicher, Kraftspeicher 1 9 Feldsteuerung

20 erster Abschnitt

21 zweiter Abschnitt

22 Messanordnung

23 Hauptisolierkörper

24 Zweitisolierkörper

25 ölseitiges Anschlussstück

2 6 30 Isolierelemente

31 Verbindungsleiter

32 Stecker

33 Isolationszylinder / Barrieren

35 Vergussmasse

36 Lamelle / Flexible Verbindungsleitung

R Radius

RI erster Radius

R2 zweiter Radius