Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zur Herstellung einer Hochspannungsdurchführung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Mit diesem Verfahren werden säulenförmig ausgebildete Durchführungen gefertigt, welche dem Durchführen eines hochspannungsführenden Leiters durch eine geerdete Gehäusewand, beispielsweise eines Transformators, dienen. Solche Durchführungen weisen jeweils einen hohlen, zylindersymmetrischen Freiluftisolator auf, an dessen einer Stirnseite ein auf Hochspannungspotential führbarer Durchführungskopf und an dessen entgegengesetzt angeordneter anderer Stirnseite ein auf Erdpotential führbarer Durchführungsfuss angebracht ist. Ferner enthält die Durchführung ein längs der Zylinderachse durch den Freiluftisolator geführtes Zugrohr und einen am Zugrohr befestigten, feldsteuernden Isolierkörper.
Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsdurchführungen Bezug, wie es von der Patentanmelderin schon seit langen vielen Jahren benutzt wird. Hierbei werden ein als Montageflansch ausgeführter Durchführungsfuss, ein aus Porzellan oder einem formstabilen Kunststoff gefertigter Freiluftisolator und ein Durchführungskopf mit einer Kompressionsfeder der Reihe nach auf ein Zugrohr aufgezogen. Dieses Zugrohr trägt einen feldsteuernden Isolierkörper, auf dem der Durchführungsfuss abgestützt wird. Mit Hilfe eines Spannwerkzeugs wird der Durchführungskopf mit Vorspannung auf dem Freiluftisolator abgestützt gehalten. Auf das durch den Durchführungskopf geführte und ein Aussengewinde aufweisende Ende des Zugrohrs wird eine Mutter bis zum Anschlagen am Durchführungskopf aufgeschraubt. Nach Lösen des Spannwerkzeugs sind der Durchführungskopf und der Durchführungsfuss über das Zugrohr und den Isolierkörper kraftschlüssig miteinander verbunden und mit einer durch die Kompressionsfeder bestimmten Vorspannkraft auf den Stirnseiten des Freiluftisolators abgestützt, so dass ein im Inneren des Freiluftisolators befindlicher Hohlraum nach aussen abgedichtet ist und mit Isoliermittel gefüllt werden kann.
Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches es ermöglicht, Hochspannungsdurchführungen mit unterschiedlichen Abmessungen und Anforderungen in besonders wirtschaftlicher Weise zu fertigen.
Beim Verfahren nach der Erfindung wird vor dem Aufziehen des Durchführungskopfes auf einen Zugkörper an einem Flansch des Durchführungskopfes ein in axialer Richtung verschiebbares Spannelement angebracht, werden der Kopfflansch und das Spannelement unter Bildung von Vorspannkraft gegeneinander verspannt, wird beim nachfolgenden Aufziehen des vorgespannten Durchführungskopfes auf den Zugkörper das Spannelement an einem durch den Freiluftisolator geführten Ende des Zugkörpers fixiert und wird das Spannelement danach unter Bildung der Verspannung vom Kopfflansch gelöst. Diese Verfahrensschritte ermöglichen eine rasche und wirtschaftliche Fertigung der Hochspannungsdurchführung. Der Einsatz eines zusätzlichen Spannwerkzeugs kann ebenso entfallen wie das Bereitstellen vergleichsweise kompliziert ausgebildeter und von den Abmessungen und Aufgaben der Durchführungen abhängiger Durchführungsköpfe.
Aus fertigungstechnischen Gründen ist es günstig, das Spannelement mit Hilfe einer in einer Gewindedurchgangsbohrung der Kopfplatte geführten Schraube auf dem Kopfflansch anzubringen. Das Spannelement kann dann bei der Montage der Durchführung sehr einfach betätigt werden. Zugleich ist dann das Spannelement weitgehend unabhängig von der Grösse des Durchführungskopfes und kann bei der Fertigung beliebig dimensionierter Durchführungen eingesetzt werden.
Durch Drehen der Schraube unter gleichzeitigem Führen einer auf einer Feder aufliegenden Spannplatte des Spannelementes gegen den Kopfflansch kann in einfacher und sicherer Weise mit einem Schraubendreher die für die Montage notwendige Vorspannung erzeugt werden.
Es empfiehlt sich, den vorgespannten Durchführungskopf mit einem an der Spannplatte vorgesehenen Innengewinde auf ein Aussengewinde des Zugkörpers aufzuschrauben und bis zum Anschlag am Freiluftisolator auf den Zugkörper aufzuwinden. Es kann so zum einem das für die herkömmliche Fertigung notwendige und daher bereits vorhandene Aussengewinde benutzt werden und entfallen zugleich für die Fertigung der vormontierten Durchführung sonst notwendige Werkzeuge.
Die Durchführung kann nun höchst einfach fertigmontiert werden. Mit einem Schraubendreher wird die Schraube gelöst und werden so automatisch der Kopfflansch und der Durchführungsfuss über die vorgespannte Feder, die Spannplatte, den Zugkörper und einen am Zugkörper befestigten, feldsteuernden Isolierkörper am Freiluftisolator festgesetzt.
Da das Gegengewinde der Schraube als Durchgangsbohrung ausgeführt ist, kann das Innere der Durchführung nach dem Entfernen der Schraube über diese Bohrung mit Isoliermittel aufgefüllt werden. Das Anbringen einer zusätzlichen Einfüllöffnung für das Isoliermittel kann so entfallen.
Ein sicherer Abschluss des Durchführungsinneren wird erreicht, wenn die Gewindedurchgangsbohrung nach dem Einfüllen des Isoliermittels mit Hilfe einer geeigneten Dichtschraube verschlossen wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
In den beiden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleichwirkende Teile. Die in Fig. 1 dargestellte Hochspannungsdurchführung ist nach Art einer Säule ausgeführt und weist einen hohlen, zylindersymmetrischen Freiluftisolator 1 auf. Dieser Isolator ist aus einem formstabilen, witterungsbeständigen Material, vorzugsweise einem Kunststoff auf der Basis eines Rohrs aus einem faserstärkten Verbundwerkstoff und einer Silikonbeschirmung oder einem Porzellan, gefertigt. Auf seiner nach oben weisenden Stirnseite trägt er einen auf Hochspannungspotential führbaren metallenen Durchführungskopf 2. An seiner nach unten weisenden, entgegengesetzt angeordneten Stirnseite wird der Freiluftisolator von einem auf Erdpotential führbaren metallenen Durchführungsfuss 3 getragen.
Längs der vertikal ausgerichteten Achse 4 des Freiluftisolators 1 ist ein zylindersymmetrischer metallener Zugkörper 5 geführt, welcher - wie dargestellt - als Rohr 5 oder aber als massiver Bolzen ausgebildet sein kann. Bei seiner Ausbildung als Zugrohr 5 dient der Zugkörper der Aufnahme eines hochspannungsführenden Kabelendes, welches mit einem Kabelbolzen am oberen Ende des Zugrohrs elektrisch leitend befestigt ist. Ist der Zugkörper als Bolzen ausgebildet, so kann dieser Bolzen den sonst im Kabelende fliessenden Strom führen.
Ersichtlich ist auf der Mantelfläche des Zugrohrs 5 ein feldsteuernder, vorzugsweise als Kondensatordurchführung ausgebildeter, Isolierkörper 6 befestigt. Der Isolierkörper 6 weist einen oberen überwiegend zylinderförmig und einen unteren überwiegend konisch ausgebildeten Abschnitt auf. Der zylinderförmige Abschnitt ist im Inneren des Freiluftisolators 1 angeordnet und dient der Steuerung des elektrischen Feldes eines bei Betrieb der Durchführung durch das Zugrohr 5 geführten, hochspannungsführenden Stromleiters im Bereich des Freiluftisolators 1 und des Durchführungsfusses 3. Der konische Abschnitt ist bei Betrieb der Durchführung in einem mit dem Durchführungsfuss 3 elektrisch leitend verbundenen Gehäuse, beispielsweise eines Transformators, angeordnet und steuert das elektrische Feld des in der Fig.1 nicht dargestellten, hochspannungsführenden Stromleiters in Gehäuseinneren. Zwischen beiden Abschnitten enthält der feldsteuernde Isolierkörper 6 eine Schulter 7, auf welcher der Durchführungsfuss 3 abgestützt ist. Die beiden Enden des Zugrohrs 5 sind aus dem Inneren der Durchführung herausgeführt. Ins obere Ende des Zugrohrs 5 ist ein Aussengewinde 51 eingelassen, welches zusammenwirkt mit zwei in Fig.1 nicht bezeichneten Innengewinden für ein Spannelement 21 des Durchführungskopfes 2 und für eine Montagevorrichtung 8 zum Halten eines Endbolzens des bei Betrieb der Durchführung durch das Zugrohr 5 gezogenen, hochspannungsführenden Stromleiters. Am unteren Ende des Zugrohrs 5 ist eine kugelförmige Steuerelektrode befestigt, welche der Homogenisierung des elektrischen Feldes des in das Zugrohr 5 gezogenen Stromleiters dient.
Zur Herstellung der Durchführung werden der Durchführungsfuss 3 und der Freiluftisolator 1 der Reihe nach auf das Zugrohr aufgezogen. Der Durchführungsfuss 3 stützt sich dann auf der Schulter 7 des feldsteuernden Isolierkörpers 7 und der unteren Stirnseite des Freiluftisolators 1 ab. Anschliessend wird der Durchführungskopf 2 auf das Zugrohr 5 aufgezogen. Beim Aufziehen ist das Spannelement 21 so an einem Flansch 22 des Durchführungskopfes 2 befestigt, dass zwischen Spannelement 21 und Kopfflansch 22 eine definierte Vorspannkraft wirkt.
In Fig.2 ist der Aufbau des vorgespannten Durchführungskopfes 2 dargestellt. Ersichtlich sind in den Kopfflansch 22 des Durchführungskopfes zwei Gewindedurchgangsbohrungen eingelassen, in denen jeweils eine von zwei Montageschrauben 23 geführt ist, und weist das Spannelement 21 eine auf dem Kopfflansch aufliegende Tellerfeder 24 sowie eine die Tellerfeder 24 komprimierende Spannplatte 25 auf. Die Spannplatte 25 enthält zwei nicht bezeichnete, in Richtung der Achse 4 ausgerichtete Lagerbuchsen, in denen jeweils eine der beiden Montageschrauben 23 drehbar gelagert ist. In die Spannplatte 25 ist ferner ein Innengewinde 26 eingelassen.
Vor dem Aufziehen des Durchführungskopfes 2 auf das Zugrohr 5 werden die beiden Montageschrauben in den Kopfflansch 22 hineingeschraubt. Die Spannplatte 25 wird hierbei nach unten geführt und komprimiert so die auf dem Kopfflansch 22 aufliegende Tellerfeder 24.
Die gleiche Wirkung kann auch mit einer einzigen Montageschraube oder mit mehr als zwei Montageschrauben erzielt werden. Wichtig ist vor allem, dass die Spannplatte in Richtung der Achse 4 verschiebbar ist. Ist nur eine Schraube 23 vorgesehen, so sollte eine einseitig wirkenden Vorspannkraft durch einen Führungsstift kompensiert werden, welcher anstelle der zweiten Montageschraube 23 verwendet wird.
Der solchermassen mit einer definierten Kraft vorgespannte Durchführungskopf 2 wird nun ebenfalls auf das Zugrohr 5 aufgezogen. Hierbei wird das Innengewinde 26 der Spannplatte 25 auf das Aussengewinde 51 des Zugrohrs 5 aufgeschraubt und bis zum Anschlag am Freiluftisolator 1 auf das Zugrohr 5 aufgewindet. Beim Lösen der Schraubverbindung dehnt sich die vorgespannte Tellerfeder 24 in axialer Richtung aus und führt die Spannplatte 25 nach oben. Bei dieser Bewegung werden das mit der Spannplatte 25 über das Gewinde 26, 51 fest verbundene Zugrohr 5 und der seinerseits mit dem Zugrohr fest verbundene feldsteuernde Isolierkörper 6 nach oben geführt. Es werden so der Kopfflansch 22 des Durchführungskopfes 2 und der Durchführungsfuss 3 gegeneinander über die Tellerfeder 24, die Spannplatte 25, das Zugrohr 5 und den Isolierkörper 6 verspannt an den Stirnseiten des Freiluftisolators 1 festgesetzt.
Ein im Inneren der Durchführung verbleibender und im wesentlichen vom Isolierkörper 6 und den Innenwänden von Freiluftisolator 1, Kopfflansch 22 und Durchführungsfuss 3 begrenzter Hohlraum 9 wird aus dielektrischen Gründen mit einem Isoliermittel, beispielsweise einem Silikonöl, gefüllt. Dieses Isoliermittel kann nach vollständigem Entfernen der beiden Montageschrauben 23 in einfacher Weise durch eine der Gewindedurchgangsbohrungen eingefüllt werden. Für die Dichtigkeit des Hohlraums 9 sorgen in Fig.2 nicht bezeichnete Dichtungsringe, zwischen Zugrohr 5 und Kopfflansch 22 sowie in den Figuren nicht dargestellte Dichtungsringe zwischen Freiluftisolator 1 bzw. Isolierkörper 6 und Kopfflansch 22 bzw. Durchführungsfuss 3. Die im Hohlraum 9 vorhandene Luft kann hierbei durch die andere der beiden Gewindedurchgangsbohrungen entfernt werden. Nach dem Befüllen des Hohlraums 9 können die Gewindedurchgangsbohrungen mit Dichtschrauben verschlossen werden.