Schaltkammerisolationsanordnung für einen Leistungsschalter

Abstract

 Schaltkammerisolationsanordnung beziehungsweise Leistungsschalter mit einer Schaltkammerisolationsanordnung mit einer Strebenanordnung, um eine verbesserte Wärmeabfuhr im Bereich der Kontaktbereiche der Schalterkontaktpole zu ermöglichen.

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltkammerisolationsanordnung und insbesondere eine Schaltkammerisolationsanordnung für einen Leistungsschalter mit einem verbesserten Wärmeabfuhrvermögen.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Leistungsschalter zum Schalten von hohen Spannungen beziehungsweise von hohen Strömen weisen in der Regel aufwändig gestaltete Kontaktpole auf, die relativ zueinander bewegt werden können, um einen Ein- bzw. Ausschaltvorgang vorzunehmen. Aufgrund der hohen auftretenden Spannungen beziehungsweise Ströme ist in der Regel notwendig die beiden Schalterkontaktpole definiert zueinander zu positionieren, so dass die entsprechenden Kontaktfläche auf eine vorbestimmte Art und Weise miteinander kontaktiert beziehungsweise getrennt werden können. Um eine ordnungsgemäße Positionierung der beiden Schalterkontaktpole zu gewährleisten, wird eine Schaltkammerisolationsanordnung vorgesehen, die die beiden Schaltkontaktpole derart zueinander positioniert, dass ein geometrisch vorbestimmtes Öffnen und Schließen der Kontaktflächen der Schalterkontaktpole zueinander gewährleistet ist. Eine derartige Schaltkammerisolationsanordnung muss jedoch nicht nur eine mechanische Stabilisierung der beiden Schalterkontakte zueinander gewährleisten, sondern ebenfalls eine dielektrische Festigkeit aufweisen, die den auftretenden Spannungen, insbesondere im geöffneten Zustand der Schalterkontakte dielektrisch standhält. Zu diesem Zweck sind bislang im Wesentlichen geschlossene Rohranordnungen verwendet worden, an denen die beiden Schalterkontaktpole festgelegt sind, so dass bewegte Teile der Schalterkontaktpole sich definiert aufeinander zu bewegen können. Derartige Rohranordnungen haben jedoch eine räumliche Abschottung der Kontaktflächen der Schalterkontaktpole zur Folge, so dass eine auftretende Wärmeentwicklung an den Kontakten der Schalterkontaktpole in bestimmten Betriebszuständen nicht zuverlässig abgeführt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

[0003] Vor dem Hintergrund der oben genannten Probleme kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrachtet werden eine Schaltkammerisolationsanordnung beziehungsweise einen Leistungsschalter mit einer Schaltkammerisolationsanordnung bereitzustellen, die beziehungsweise der eine verbesserte Wärmeabfuhr im Bereich der Schalterkontaktpole ermöglicht.

[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Schaltkammerisolationsanordnung beziehungsweise einen Leistungsschalter gemäß dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche, wobei beispielhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen verkörpert sind.

[0005] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Schaltkammerisolationsanordnung angegeben mit einer Strebenanordnung mit einer Mehrzahl von Streben, wobei jede Strebe einen ersten Fußbereich, einen zweiten Fußbereich und einen zwischen dem ersten Fußbereich und dem zweiten Fußbereich liegenden Mittelbereich aufweist, wobei die Streben um eine Längserstreckungsachse der Strebenanordnung entlang eines Umfangs angeordnet sind, wobei die Strebenanordnung einen ersten mechanischen Ankopplungsbereich auf der Seite der ersten Fußbereiche zur Ankopplung an einen ersten Pol eines Leistungsschalters und einen zweiten mechanischen Ankopplungsbereich auf der Seite der zweiten Fußbereiche zur Ankopplung an einen zweiten Pol eines Leistungsschalters aufweist. Dabei werden unter den Begriffen 'erster Pol' beziehungsweise ,erster Kontaktpol' und ,zweiter Pol' beziehungsweise ,zweiter Kontaktpol' eines Leistungsschalters in der nachstehenden Beschreibung nicht zwei Pole unterschiedlicher elektrischer Phasen verstanden, sondern ein erster Kontaktteil und ein zweiter Kontaktteil eines einzigen Leistungsschalters, wobei der erste Kontaktteil und der zweite Kontaktteil elektrisch voneinander trennbar sind.

[0006] Aufgrund der Strebenanordnung ist der Bereich der Kontaktierung der beiden Schalterkontakte nicht mehr räumlich abgeschottet gegenüber dem restlichen Volumen des Schalters, sondern steht mit dem restlichen Volumen des Schalters in Verbindung. Insbesondere ist es bei gasisolierten Leistungsschaltern möglich, dass ein Gasaustausch im Bereich der Schalterkontaktpole mit dem restlichen Gasvolumen stattfindet, wodurch eine verbesserte Wärmeabfuhr im Bereich der Kontaktstellen der Schalterkontaktpole erreicht werden kann. Die Strebenanordnung erlaubt dabei dennoch eine hinreichende Positionierung und Kraftaufnahme, so dass ein zuverlässiges Öffnen und Schließen der Kontakt der Schalterkontaktpole gewährleistet bleibt. Über die mechanischen Ankopplungsbereiche der Strebenanordnung kann dabei eine entsprechende mechanische Ankopplung an entsprechende Bereiche der Schalterkontaktpole erreicht werden.

[0007] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Streben im Mittelbereich einen langgestreckten Querschnitt auf.

[0008] Unter einem langgestreckten Querschnitt wird eine Langstreckung im Wesentlichen in Richtung eines Umfangs orthogonal, d. h. azimutal zu einer Längserstreckungsachse der Streben beziehungsweise der Strebenanordnung verstanden. Langgestreckt kann dabei unter anderem, jedoch nicht ausschließlich, oval, ellipsenförmig oder nierenförmig sein. Durch einen langgestreckten Querschnitt kann erreicht werden, dass die Streben ein ausreichendes Biegemoment aufweisen, dabei jedoch nur geringe Abmessungen in eine bezüglich der Längserstreckungsachse der Strebenanordnung radiale Richtung aufweisen, so dass sowohl ein hinreichender Abstand zu den spannungsführenden Teilen der Schalterkontaktpole als auch zu einem Außengehäuse gewährleistet werden kann, als auch gleichzeitig die radialen Abmessungen gering gehalten werden können.

[0009] Im Fall einer Ausführungsform als Freiluftschalter (AIS) ist das Außengehäuse als Isolator ausgebildet. Im Fall von Ausführungsformen als gasisolierte Schaltanlage (GIS) oder als Tankschalter (DTB) ist das Außengehäuse metallisch oder zumindest metallgekapselt.

[0010] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind die jeweiligen ersten Fußbereiche beziehungsweise die jeweiligen zweiten Fußbereichen gegenüber den entsprechenden Mittelbereichen in eine radiale Richtung der Schaltkammerisolationsanordnung bezüglich der Längserstreckungsachse um einen Abstand gekröpft.

[0011] Gekröpft bedeutet, dass die beiden Mittelachsen, d. h. die Mittelachsen der Fußbereiche und die Mittelachsen der Mittelbereiche zueinander verschoben sind. Insbesondere können sich die Mittelbereiche dabei radial weiter außerhalb befinden als die Fußbereiche. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Fußbereiche enger an den Schalterkontaktpolen befestigt werden können, jedoch ein ausreichender dielektrischer Abstand zwischen den Kontaktflächen beziehungsweise spannungsführenden Teilen der Schalterkontaktpole zu den Mittelbereichen gewährleistet bleibt. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn die Fußbereiche der Schaltkammerisolationsanordnung von feldsteuernden Elementen abgedeckt sind. Somit kann eine kompakte Bauweise eines Leistungsschalters mit einer entsprechenden Schaltkammerisolationsanordnung gewährleistet werden.

[0012] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der Strebenanordnung der erste Fußbereich einer jeweiligen Strebe gegenüber dem zugehörigen zweiten Fußbereich in dieser Strebe entlang des Umfangs verschoben, so dass die Streben gegenüber der Längserstreckungsachse geneigt sind.

[0013] Insbesondere können dabei die Streben ähnlich einem Helixabschnitt geformt sein, um den hinreichenden Abstand zu den Schalterpolen zu gewährleisten. Auf diese Weise verlängert sich die effektive Länge der Strebe bei gleich bleibendem Abstand der beiden Befestigungsebenen, die orthogonal bezüglich der Längserstreckungsrichtung der Schaltkammerisolationsanordnung verlaufen und in denen jeweils die ersten und die zweiten Fußbereiche liegen können. Auf diese Weise ergibt sich ein verlängerter Kriechweg entlang der Oberfläche der jeweiligen Strebe, so dass eine derartige Strebenanordnung eine höhere Oberflächenentladungsfestigkeit aufweist gegenüber einer Strebenanordnung mit Streben, die parallel zu einer Längserstreckungsrichtung verlaufen.

[0014] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Strebenanordnung dabei mindestens drei Streben auf.

[0015] Auf diese Weise kann eine stabile Positionierung der beiden Schalterkontaktpole zueinander realisiert werden, insbesondere wenn die mindestens drei Streben einen im Wesentlichen gleichen Abstand zueinander aufweisen. Insbesondere können Verbiegungen entlang der Längserstreckungsachse im Wesentlichen unterbunden werden. Wenn in diesem Fall die Streben gegenüber der Längserstreckungsachse geneigt sind, kann diese Neigung bei allen Streben in eine gleiche Richtung verlaufen, so dass ein symmetrischer helixförmiger Strebenverlauf erreicht werden kann.

[0016] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Strebenanordnung mindestens vier Streben auf, wobei die Streben abwechselnd gegensinnig gegenüber der Längserstreckungsrichtung geneigt sind, derart, dass sich eine Versteifung in Umfangsrichtung um die Längserstreckungsachse ergibt.

[0017] Auf diese Weise kann eine tordierende Verschiebung der beiden Schalterkontaktpole zueinander vermieden werden, wobei diese Torsion im Wesentlichen durch die abwechselnd gegensinnig geneigten Streben erreicht wird. Der Grad der Neigung richtet sich dabei nach dem Maß der erforderlichen Verbindungssteifigkeit. Eine Verbiegung und damit geometrische Verformung der Streben insbesondere bei in Längserstreckungsrichtung auftretenden Kräften, etwa beim Öffnen oder Schließen, kann vermieden werden.

[0018] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist in den ersten Fußbereichen beziehungsweise den zweiten Fußbereichen jeweils eine Feldsteuerungselektrode eingebettet, wobei innerhalb der Feldsteuerungselektrode eine Kraftaufnahmevorrichtung angeordnet ist.

[0019] Eine derartige Kraftaufnahmevorrichtung kann beispielsweise ein Gewinde oder ein Bolzen sein, jedoch auch eine Bajonettverbindung oder eine Klemmverbindung. Die Feldsteuerungselektrode kann dabei eine nach außen hin feldoptimierte Geometrie bewirken, so dass die Feldüberhöhungen im Wesentlichen unterhalb eines kritischen Bereiches gehalten werden können. Insbesondere kann in den Fußbereichen ein betreffend der Außenkontur feldoptimiertes Metallteil vorgesehen sein, in dessen Inneren sich beispielsweise die Kraftaufnahmevorrichtung in Form eines Gewindes oder einer anderen Befestigung befindet, sodass die Kraftaufnahmevorrichtung und die Feldsteuerungselektrode einstückig ausgebildet sind.

[0020] Die Elemente der Feldsteuerungselektrode können dabei sowohl aus Metall als auch aus einem anderen Potential tragendem Material bestehen, wie etwa einem Kunststoff, dem ein Potential tragendes Additiv, wie beispielsweise Kohlenstoff oder Graphit beigemischt ist.

[0021] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind die ersten Fußbereiche der Streben jeweils einstückig mit einem ersten Trägerring ausgebildet und die zweiten Fußbereiche jeweils einstückig mit einem zweiten Trägerring ausgebildet.

[0022] Dabei können die Trägerringe entlang eines Umfangs verlaufen, der im Wesentlichen den Außenabmessungen der Schalterkontaktpolen entspricht. Auf diese Weise kann eine im Wesentlichen einstückige Schaltkammerisolationsanordnung bereitgestellt werden, die einfach an den entsprechenden Schalterkontaktpolen befestigt werden kann, ohne eine separate Ausrichtung der einzelnen Streben zueinander vornehmen zu müssen. Gleichzeitig bleibt jedoch durch die Strebenanordnung eine entsprechende Wärmeabfuhr beziehungsweise ein Gasaustausch bei einem gasisolierten Leistungsschalter erhalten. Die Kröpfung kann dabei sowohl im Bereich der Streben, d.h. zwischen Fußbereich und Mittelteil, als auch im Bereich der Trägerringe erfolgen.

[0023] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Strebenanordnung ein Polymerharz auf und weist in wenigstens einem Abschnitt einer elektrischen Isolierstrecke ein metalloxidgefülltes Polymerharz auf.

[0024] Polymerharze gewährleisten eine zuverlässige dielektrische Festigkeit und gleichzeitige eine mechanische Stabilität. Eine entsprechende Metalloxidfüllung kann dabei eine Erhöhung der mechanischen Stabilität bewirken, ebenso wie eine verbesserte thermische Eigenschaft darstellen. Als Polymerharze können beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, ein Epoxidharz, ein Polyurethanharz oder ein Phenolharz verwendet werden. Also Metalloxid kann dabei beispielsweise Aluminiumoxid Al2O3 verwendet werden. Darüber hinaus können auch Titandioxid oder Magnesiumoxid verwendet werden. Eine geeignet Kombination kann beispielsweise aus einem Aluminiumoxid gefüllten Epoxidharz bestehen, wobei Aluminiumoxid eine gewisse Beständigkeit gegenüber SF6 und SF4 aufweist, die insbesondere in gasisolierten Leistungsschaltern auftreten. Die Strebenanordnung kann dabei eine homogene Struktur aufweisen, beispielsweise eine homogene Vergussmasse sein, oder auch aus einem homogenen Material spanend bearbeitet sein. Insbesondere kann dabei auf Längsstrukturen wie beispielsweise Fasereinlagen verzichtet werden, insbesondere wenn diese ein Entladungs- beziehungsweise Teilentladungsproblem erwarten lassen.

[0025] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Mittelbereich wenigstens einer Strebe eine bezüglich der jeweiligen Strebe radial außen liegende Schale und eine bezüglich der jeweiligen Strebe radial innen liegende Füllung auf.

[0026] Dabei kann die außen liegende Schale die jeweilige Strebe außen vollständig umfassen oder auch lediglich als eine Halbschale ausgestaltet sein. Eine Schale kann dabei insbesondere bei Verwendung entsprechender zugstabiler Materialien entsprechende Zugkräfte aufnehmen, während eine innen liegende Füllung Druckkräfte aufnehmen können. Ferner kann eine Schale auch einen mechanischen Schutz für die innen liegende Füllung darstellen. Auf diese Weise wird eine besonders Zug- und Druckkraft stabile, d.h. auch biegestabile Strebenanordnung für eine Schaltkammerisolationsanordnung bereitgestellt.

[0027] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Umfang kreisförmig und beziehungsweise oder die Schaltkammerisolationsanordnung in einem einphasig gekapselten Leistungsschalter einbaubar.

[0028] Ein kreisförmiger Umfang ermöglicht dabei einen vereinfachten Zusammenbau der Schaltkammerisolationsanordnung beziehungsweise des Leistungsschalters, da eine entsprechende radiale Ausrichtung nicht beachtet werden muss.

[0029] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Teil der Strebenanordnung beschichtet, insbesondere mit einer Diffusionsbarriere.

[0030] Eine derartige Diffusionsbarriere kann beispielsweise eine Titandioxidbeschichtung oder eine Epoxylackbeschichtung sein. Auf diese Weise kann insbesondere verhindert werden, dass aggressive Zersetzungsprodukte, die in einem gasisolierten Leistungsschalter auf Grund der Lichtbogeneinwirkung auftreten können, die Struktur der Strebenanordnung beziehungsweise der Schaltkammerisolationsanordnung angreifen oder gar zerstören.

[0031] Der Mittelteil der Strebe kann anstelle einer homogenen Materialstruktur jedoch auch eine tragende und stabilisierende Kerneinlage aufweisen, wie beispielsweise einer Kompositrohr, ein Kompositstreifen oder eine Stange, wobei die Füllung beziehungsweise die Strebe um das entsprechende Rohr, den Streifen beziehungsweise die Stange herum gegossen werden kann. Insbesondere kann der Mittelteil der Strebe auch eine Faserverstärkungseinlage aufweisen, insbesondere der Gestalt, dass keine Entladungs- beziehungsweise Teilentladungsvorgänge zu befürchten sind.

[0032] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Leistungsschalter bereitgestellt mit einer erfindungsgemäßen Schaltkammerisolationsanordnung, einem ersten Schalterkontaktpol und einem zweiten Schalterkontaktpol, wobei der Leistungsschalter ein einphasig gekapselter Leistungsschalter ist. Die Schaltkammerisolationsanordnung und der erste bzw. zweite Schalterkontaktpol sind dabei derart miteinander verbunden, dass der erste bzw. zweite Schalterkontaktpol zueinander definiert ausgerichtet und festgelegt sind.

[0033] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Leistungsschalter eine bei einem Nennstromkontaktübergang (nominal contact) angeordnete erste Feldsteuerungsabdeckung, wobei die erste Feldsteuerungsabdeckung mit dem ersten Schalterkontaktpol und/oder dem zweiten Schalterkontaktpol Potential tragend verbunden ist, und wobei der erste mechanische Ankopplungsbereich an dem ersten Schalterkontaktpol beziehungsweise dem zweiten Schalterkontaktpol unter der ersten Feldsteuerungsabdeckung mechanisch mit dem ersten Schalterkontaktpol verbunden ist.

[0034] Auf diese Weise können die bezüglich eines elektrischen Feldes kritischen Befestigungselemente durch eine Feldsteuerungsabdeckung derart abgedeckt werden, dass im Wesentlichen keine kritischen Feldüberhöhungen zu erwarten sind.

[0035] Es sollte bemerkt werden dass sich die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gleichermaßen auf die Schaltkammerisolationsanordnung als auch den Leistungsschalter beziehen. Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die Bezugnahme auf die hiernach beschrieben beispielhaften Ausführungsformen erläutert und verdeutlicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0036] Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.

Figur 1

zeigt eine Schaltkammerisolationsanordnung mit einer Strebenanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2

zeigt eine detaillierte Ansicht eines Mittelteils und eines Fußbereiches einer Strebe mit entsprechenden Querschnittansichten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Figuren 3 bis 9

zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen einer Schaltkammerisolationsanordnung beziehungsweise einer Strebenanordnung gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Figur 10

zeigt eine detaillierte Ansicht eines Fußbereiches und eines Mittelbereiches einer Strebenanordnung mit eingelegten Elementen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Figur 11

zeigt eine Schaltkammerisolationsanordnung mit Trägerringen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Figur 12

zeigt eine Schnittansicht durch einen Teil eines gasisolierten Leistungsschalters mit einer Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Figuren 13 und 14

zeigen eine Schnittansicht, der in Figur 12 gezeigten Schnittachse gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung

Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen

[0037] Figur 1 zeigt eine Schaltkammerisolationsanordnung mit einer Strebenanordnung 100, die in der hier gezeigten Ausführungsform aus vier Streben 10, 20, 30, 40 besteht, im Längsschnitt. Jede der Streben weist in der hier gezeigten Ausführungsform einen Mittelbereich 12, 22 auf sowie entsprechende erste Fußbereiche 11, 21 sowie zweite Fußbereiche 13, 23. Die in Figur 1 gezeigte Schaltkammerisolationsanordnung 100 weist dabei einen ersten Ankopplungsbereich 101 sowie einen zweiten Ankopplungsbereich 103 auf. Die Streben sind im Wesentlichen parallel zu einer Längserstreckungsachse L angeordnet, wobei die einzelnen Streben beziehungsweise deren Fußpunkte entlang eines Umfangs U angeordnet sind. Der Abstand der Streben entlang des Umfangs ist in der hier gezeigten Ausführungsform gleichförmig, kann jedoch auch je nach Bedarf ungleichmäßig sein. Die in Figur 1 gezeigte Schaltkammerisolationsanordnung weist Streben mit einer Kröpfung auf, die in Bezugnahme auf Figur 2 im Folgenden beschrieben wird.

[0038] Figur 2 zeigt eine detaillierte Ansicht eines Fußbereiches 11 einer Strebe 10 und einem Mittelbereich 12 einer Strebe. Die Mittelachse M_F des Fußbereiches 11 ist gegenüber der Mittelachse M_M des Mittelbereiches 12 um einen Abstand d verschoben, wobei in der hier gezeigten Ausführungsform die beiden Mittelachsen M_F sowie M_M parallel verlaufen.

[0039] In den mit I-I und II-II gezeichneten Querschnitten ist sichtbar, dass beispielsweise in einem Fußbereich 11 ein beispielsweise kreisrunder Querschnitt gewählt werden kann, während in einem Mittelbereich 12 ein langgestreckter, beispielsweise ein ovaler oder nierenförmiger Querschnitt gewählt werden kann. Der runde Querschnitt ist dabei günstig für eine Befestigung, während der langgestreckte Querschnitt im Mittelbereich eine platzoptimierte Strebenanordnung in diesem Mittelbereich erlaubt.

[0040] Figur 3 zeigt eine Strebenanordnung mit drei Streben 10, 20, 30, die in dieser Ausführungsform gleichmäßig entlang eines Umfangs U angeordnet sind. Die in Figur 3 gezeigten Streben sind dabei, ähnlich wie in Figur 1, gekröpft, derart, dass ein Mittelbereich der Streben radial weiter außen liegt als ein entsprechender Fußpunktbereich.

[0041] Figur 4 zeigt eine analoge Anordnung mit drei Streben 10, 20, 30, die ebenfalls regelmäßig entlang eines Umfangs U angeordnet sind, wobei die Streben jedoch ohne Kröpfung versehen sind, was die Herstellung der Streben als solche natürlich vereinfacht. Eine derartige Anordnung kann insbesondere dann eingesetzt werden, wenn es auf eine platzsparende Anordnung nicht ankommt. Es sei verstanden, dass die Streben kreiszylinderförmig sein können, jedoch ebenso eine Zylinderform mit langgestrecktem Querschnitt oder aber einen kreiszylindrischen Fußbereich und einen langgestreckten Mittelbereich aufweisen können.

[0042] Figur 5 zeigt ebenfalls eine Strebenanordnung mit drei Streben 10, 20, 30, wobei jedoch die entsprechenden Fußbereiche 11, 21 gegenüber den zugehörigen Fußbereichen 13, 23 entlang des Umfangs verschoben sind. Dies führt dazu, dass die Streben 10, 20, 30 bezüglich der Längserstreckungsachse L schräg beziehungsweise geneigt verlaufen. Auf diese Weise wird der Kriechweg entlang der Oberfläche der Streben verlängert, wobei sich der Abstand der beiden Ebenen, in denen die Fußpunkte 11, 21 beziehungsweise 13, 23 münden im Wesentlichen einen unveränderten Abstand aufweisen. Selbstverständlich können die in Figur 5 gezeigten Streben auch gekröpft ausgeführt sein.

[0043] Figur 6 zeigt eine Anordnung mit vier Streben einer Strebenanordnung, wobei die vier Streben 10, 20, 30, 40 ebenfalls gleichmäßig entlang eines Umfangs U angeordnet sind. Dies ermöglicht eine höhere Stabilität und zudem eine gewisse Redundanz bei einem Strebenbruch, ohne dass dabei eine Dreipunktaufhängung verloren geht.

[0044] Figur 7 zeigt eine analoge Anordnung mit vier Streben, die analog Figur 5 zueinander verdrehte Fußpunkte 11, 21 einerseits und 13, 23 andererseits aufweist. Auf diese Weise sind die Streben 10, 20, 30, 40 gegenüber der Längserstreckungsachse U geneigt.

[0045] Figur 8 zeigt ebenfalls eine Strebenanordnung mit vier Streben 10, 20, 30, 40, wobei die entsprechenden Streben jedoch abwechselnd gegenseitig zueinander geneigt sind, so dass die Fußpunkte 11, 21 beziehungsweise 13, 23 nicht mehr gleichmäßig entlang des Umfangs verteilt sind. Auf diese Weise stellt sich jedoch eine verhältnismäßig torsionsstabile Strebenanordnung ein, da bei einer Torsionsbelastung die Streben abwechselnd auf Zug und Druck belastet werden.

[0046] Figur 9 zeigt eine Anordnung mit insgesamt fünf Streben 10, 20, 30, 40, 50, wobei in der in Figur 9 gezeigten Anordnung die Fußpunkte wiederum gleichmäßig entlang des Umfangs U verteilt angeordnet sind. Auf diese Weise können beispielsweise die Streben dünner ausgestaltet werden, und ein redundantes System bezüglich eines Strebenbruchs bereitgestellt werden. Es sei verstanden, dass natürlich auch mehr als fünf Streben verwendet werden können.

[0047] Figur 10 zeigt eine detaillierte Ansicht eines Fußbereiches einer Strebe 10, bei dem der Fußbereich 11 gegenüber dem Mittelbereich 12 gekröpft ist. Im Fußbereich 11, befindet sich dabei eine Feldsteuerungsanordnung 14 in Form einer Außenfläche mit geringer Oberflächenkrümmung und ohne scharfe Kanten. Innerhalb dieser Anordnung ist eine mechanische Befestigung 15 vorgesehen, die in der hier gezeigten Anordnung ein geschnittenes Gewinde darstellt. Selbstverständlich kann die mechanische Befestigung auch in einem Bajonettverschluss oder einer Klemmverbindung bestehen, ebenso wie einem axial aus dem Strebenfußbereich heraus stehenden Bolzen. Eine derartige Anordnung mit einer mechanischen Befestigung 15 und einer Feldsteuerungsfläche 14 können beispielsweise einstückig ausgestaltet sein. Dies kann beispielsweise durch ein Metallteil erfolgen, jedoch auch durch ein Kunststoffteil, das mit einem leitfähigen Additiv versehen ist, so dass bestimmte Feldsteuerungseigenschaften erhalten werden können. Der Mittelbereich 12 kann dabei ferner mit einer mechanischen Verstärkung 99 versehen sein, die beispielsweise eine Faserverstärkungseinlage oder ein Verbundmaterialrohr oder eine Strebe oder dergleichen sein kann. Es sei verstanden, dass in einer Strebe nicht zwingend die Verstärkung 99 und die Feldsteuerungsanordnung 14 gleichzeitig vorgesehen sein muss, sondern auch nur eine der beiden Anordnungen vorgesehen sein kann. Darüber hinaus sei verstanden, dass die Feldsteuerungsanordnung 14 beziehungsweise die Verstärkungsanordnung 99 auch bei nicht gekröpften Streben verwendet werden kann. Die Verstärkungsanordnung kann auch mit den Feldsteuerungsanordnungen an beiden Seiten der Strebe verbunden sein, um eine Positionierung der Fußbereiche beispielsweise vor und bei einem Vergussprozess sicherzustellen. Die Strebe kann zusätzlich mit einer Beschichtung 98 versehen sein, die beispielsweise eine Diffusionsbarriere darstellt. Die Beschichtung kann dabei sowohl gänzlich die Oberfläche der Strebe bedecken, als auch nur in Bereichen der Streben beziehungsweise der Strebenanordnung vorgesehen sein.

[0048] Figur 11 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Schaltkammerisolationsanordnung, bei der die Streben jeweils einstückig mit einem ersten Trägerring 60 beziehungsweise einem zweiten Trägerring 70 ausgestaltet sind. Der Ankopplungsbereich 101 kann dabei im Bereich des ersten Trägerringes 60 ausgestalten sein, während der zweite Ankoppelbereich 103 im Bereich des zweiten Trägerringes 70 ausgestaltet sein kann. Die Fußbereiche 11, 21 beziehungsweise 13, 23 der Streben können dabei in dem entsprechenden Trägerring 60, 70 auslaufen und zusammen mit den entsprechenden Mittelbereichen 12, 22 einstückig ausgebildet sein. Es sei verstanden, dass der Querschnitt der Streben auch rund oder langgestreckt sein kann, ebenso wie die Streben schräg verlaufen können und nicht zwingend parallel zu der Längserstreckungsrichtung der Schaltkammerisolationsanordnung ausgestaltet sein müssen.

[0049] Figur 12 zeigt eine Schnittansicht durch einen Bereich eines gasisolierten Leistungsschalters. Der Leistungsschalter weist dabei ein Gehäuse 111 auf, das einen Gasraum umschließt. Innerhalb des Gasraumes befinden sich die beiden Kontaktpole 1 beziehungsweise 2 des Leistungsschalters. In der hier gezeigten Ausführungsform der Figur 12 weist der erste Kontaktpol 1 einen beweglichen Teil 1a auf, der entlang einer Längserstreckungsrichtung L axial bewegbar ist. Bei einer Bewegung des beweglichen Teils 1a öffnen sich in der hier gezeigten Ausführungsform zunächst die Nennstromkontakte 8, sodass der Strom auf den Lichtbogenkontakt (arcing contact) 8a kommutiert. Bei einem weiteren axialen Auseinanderfahren öffnet dann der Lichtbogenkontakt 8a. Auf diese Weise kann der Strom von den Nennstromkontakten 8 bei einem Öffnen auf den Lichtbogenkontakt 8a kommutieren und in diesem Bereich zuverlässig gelöscht werden. Auf diese Weise werden die Nennstromkontakte 8 nicht durch den beim Öffnen entstehenden Lichtbogen beansprucht, der in der hier gezeigten Ausführungsform lediglich die Lichtbogenkontakte 8a beansprucht. Auf diese Weise kann die Wärmeentwicklung auch durch Erhaltung der Kontaktflächen der Nennstromkontakte 8 vermindert werden. Die Streben 10, 20 weisen jeweils Mittelbereiche 12, 22 auf, deren Mittelachsen radial nach außen gegenüber den Mittelachsen der Fußpunkte 11, 21 beziehungsweise 13, 23 verschoben sind. Die Fußpunkte sind an den jeweiligen Kontaktpolen 1, 2 des Leistungsschalters befestigt, hier beispielsweise durch eine Verschraubung. Die Felderhöhung durch beispielsweise die Schraubenkanten kann dadurch kompensiert werden, dass die Fußpunktbereiche 11, 21, 13, 23 durch entsprechende Feldsteuerungselemente 4, 6 abgedeckt werden, die entsprechend leitend über eine leitende Verbindung 5 beziehungsweise 7 mit den entsprechenden Kontaktpolen 1, 2 verbunden sind. Auf diese Weise können unzulässige Felderhöhungen insbesondere gegenüber dem Außengehäuse 102 im Wesentlichen vermieden werden.

[0050] Figur 13 zeigt eine Schnittansicht durch die Schaltkammerisolationsanordnung mit den zugehörigen Kontakten entlang einer Trennlinie, die in Figur 12 entsprechend eingezeichnet ist. Dabei weisen die Streben 10, 20 entsprechende Mittelbereiche 12, 22 auf, die langgestreckt sind. Die Fußbereiche 13, 23 sind gegenüber den Mittelbereichen gekröpft und weisen somit einen Mittelpunkt auf, der radial weiter innen liegt. Die Streben können in der hier gezeigten Ausführungsform aus einem Polymerharz gefertigt sein.

[0051] Figur 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die (analog zu Figur 13) Mittelbereiche 12, 22 der Streben 10, 20 verschoben, d. h. gekröpft, angeordnet sind. Der Mittelbereich 12, 22 kann dabei beispielsweise mit einer Schale 12b, 22b versehen sein, die radial außen liegt. Radial außen bedeutet hier bezüglich der einzelnen Strebe, kann jedoch auch bezüglich der gesamten Schaltkammerisolationsanordnung verstanden werden. Im ersten Fall kann die Schale 12b, 22b beispielsweise auch entlang des gesamten Umfangs des Mittelbereichs der Strebe angeordnet sein, jedoch auch als Halbschale ausgestaltet sein, sowie in Figur 14 gezeigt ist. Der innere Bereich, d. h. radial innen liegend, bezüglich entweder der Strebe jedoch auch innerhalb der Schaltkammerisolationsanordnung kann dabei mit einem Füllmaterial 12a, 22a versehen sein. Auf diese Weise kann eine besonders Zug- und Druckkraft stabile Anordnung der Schaltkammerisolationsanordnung bereitgestellt werden.

[0052] Es sein angemerkt, dass der Begriff "umfassend" weitere Elemente nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff "eine" und "eine" mehrere Elemente nicht ausschließt. Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zu Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.

Ansprüche

1. Schaltkammerisolationsanordnung mit
einer Strebenanordnung (100) mit einer Mehrzahl von Streben (10, 20), wobei jede Strebe einen ersten Fußbereich (11, 21), einen zweiten Fußbereich (13, 23) und einen zwischen dem ersten Fußbereich und dem zweiten Fußbereich liegenden Mittelbereich (12, 22) aufweist,
wobei die Streben um eine Längserstreckungsachse (L) der Strebenanordnung entlang eines Umfangs (U) angeordnet sind,
wobei die Strebenanordnung einen ersten mechanischen Ankopplungsbereich (101) auf der Seite der ersten Fußbereiche zur Abkopplung an einen ersten Pol eines Leistungsschalters und einen zweiten mechanischen Ankopplungsbereich (103) auf der Seite der zweiten Fußbereiche zur Ankopplung an einen zweiten Pol eines Leistungsschalters aufweist.

2. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Streben (10, 20) im Mittelbereich (12, 22) einen langgestreckten Querschnitt aufweisen.

3. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die jeweiligen ersten Fußbereiche (11, 21) bzw. die jeweiligen zweiten Fußbereiche (13, 23) gegenüber den entsprechenden Mittelbereichen (12, 22) in eine radiale Richtung der Schaltkammerisolationsanordnung bezüglich der Längserstreckungsachse (L) um einen Abstand (d) gekröpft sind.

4. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Fußbereich (11, 21) einer jeweiligen Strebe (10, 20) gegenüber dem zugehörigen zweiten Fußbereich (13, 23) dieser Strebe entlang des Umfangs (U) verschoben ist, sodass die Streben gegenüber der Längserstreckungsachse (L) geneigt sind.

5. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Strebenanordnung (100) mindestens drei Streben (10, 20, 30) aufweist.

6. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Strebenanordnung (100) mindestens vier Streben (10, 20, 30, 40) aufweist, wobei die Streben (10, 20, 30, 40) abwechselnd gegensinnig gegenüber der Längserstreckungsrichtung (L) geneigt sind, derart, dass sich eine Versteifung in Umfangsrichtung um die Längserstreckungsachse ergibt.

7. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in den ersten Fußbereichen (11, 21) bzw. den zweiten Fußbereichen (13,23) jeweils eine Feldsteuerungselektrode (14) eingebettet ist, wobei innerhalb der Feldsteuerungselektrode eine Kraftaufnahmevorrichtung (15) angeordnet ist.

8. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die ersten Fußbereiche (11, 21) der Streben (10, 20) jeweils einstückig mit einem ersten Trägerring (60) ausgebildet sind und die zweiten Fußbereiche (13, 23) jeweils einstückig mit einem zweiten Trägerring (70) ausgebildet sind.

9. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Strebenanordnung (100) ein Polymerharz aufweist und in wenigstens einem Abschnitt einer elektrischen Isolierstrecke ein Metalloxid-gefülltes Polymer-Harz aufweist.

10. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Mittelbereich (12, 22, 32) wenigstens einer Strebe (10, 20, 30) eine bezüglich der jeweiligen Strebe radial außenliegende Schale (12b, 22b) und eine bezüglich der jeweiligen Strebe radial innenliegende Füllung (12a, 22b) aufweist.

11. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Umfang (U) kreisförmig ist und/oder die Schaltkammerisolations-anordnung in einen einphasig gekapselten Leistungsschalter einbaubar ist.

13. Schaltkammerisolationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei wenigstens ein Teil der Strebenanordnung (100) beschichtet ist, insbesondere mit einer Diffusionsbarriere (98).

14. Leistungsschalter mit
einer Schaltkammerisolationsanordnung (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13,
einem ersten Schalterkontaktpol (1), und
einem zweiten Schaltkontaktpol (2),
wobei der Leistungsschalter ein einphasig gekapselter Leistungsschalter ist.

15. Leistungsschalter nach Anspruch 14, umfassend eine bei einem Nennstromkontaktübergang angeordnete erste Feldsteuerungsabdeckung (4),
wobei die erste Feldsteuerungsabdeckung (4) mit dem ersten Schalterkontaktpol (1) und/oder dem zweiten Schalterkontaktpol (2) potenzialtragend verbunden ist,
und wobei der erste mechanische Ankopplungsbereich (101) an dem ersten Schalterkontaktpol (1) und/oder dem zweiten Schalterkontaktpol (2) unter der ersten Feldsteuerungsabdeckung (4) mechanisch mit dem ersten Schalterkontaktpol verbunden ist.

Zeichnung