Title:
Elektroenergieübertragungseinrichtung
Kind Code:
A1


Abstract:

Eine Elektroenergieübertragungseinrichtung weist ein Kapselungsgehäuse (2, 2a) auf. Innerhalb des Kapselungsgehäuses (2, 2a) ist ein Phasenleiter (1, 1a, 1’a) angeordnet, der mittels eines fluiden Isoliermediums (7a, 7b) elektrisch isoliert ist. Innerhalb des Kapselungsgehäuses (2, 2a) liegt das fluide Isoliermedium (7a, 7b) in einer flüssigen Phase (7a) und in einer gasförmigen Phase (7b) vor.




Inventors:
Jänicke, Lutz-Rüdiger (15831, Mahlow, DE)
Orth, Caroline (10589, Berlin, DE)
Application Number:
DE102016212963A
Publication Date:
01/18/2018
Filing Date:
07/15/2016
Assignee:
Siemens Aktiengesellschaft, 80333 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102005032710A1N/A2007-01-11
DE20220204U1N/A2004-04-22
DE2554708C3N/A1980-08-28



Foreign References:
GB988030A1965-03-31
22160101940-09-24
44801471984-10-30
Claims:
1. Elektroenergieübertragungseinrichtung aufweisend ein Kapselungsgehäuse (2. 2a), in welchem ein Phasenleiter (1, 1a, 1’a) mittels eines fluiden Isoliermediums (7a, 7b) elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kapselungsgehäuses (2, 2a) das fluide Isoliermedium (7a, 7b) in einer flüssigen Phase (7a) und in einer gasförmigen Phase (7b) vorliegend angeordnet ist.

2. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die flüssige Phase (7a) eine Wärmebrücke zwischen Phasenleiter (1, 1a, 1’a) und Kapselungsgehäuse (2, 2a) ausgebildet ist.

3. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierstrecke teilweise durch einen gasförmige und teilweise durch eine flüssige Phase des fluiden Isoliermediums (7a, 7b) elektrisch isoliert ist.

4. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenleiter (1, 1a, 1’a) abschnittsweise mit der flüssigen Phase (7a) und abschnittsweise mit der gasförmigen Phase (7b) in Kontakt steht.

5. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der flüssigen Phase (7a) Fremdstoff (9), insbesondere Fremdpartikel, gesammelt werden.

6. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sättigung des fluiden Isoliermediums (7a, 7b) mit Fremdstoff (9) überwacht wird.

7. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenleiter (1, 1a, 1’a) asymmetrisch von einer flüssigen und einer gasförmigen Phase (7a, 7b) des fluiden Isoliermediums (7a, 7b) elektrisch isoliert ist.

8. Elektroenergieübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf eine Horizontale der Phasenleiter (1, 1a, 1’a) von einem Überbau (11) des Kapselungsgehäuses (2, 2a) überspannt und von einem Unterbau (12) des Kapselungsgehäuses (2, 2a) unterzogen ist, wobei die Distanz des Phasenleiters (1, 1a, 1’a) zum Überbau (11) größer ist als die Distanz des Phasenleiters (1, 1a, 1’a) zum Unterbau (12).

Description:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektroenergieübertragungseinrichtung aufweisend ein Kapselungsgehäuse, in welchem ein Phasenleiter mittels eines fluiden Isoliermediums elektrisch isoliert ist.

Eine derartige Elektroenergieübertragungseinrichtung ist beispielsweise aus der Gebrauchsmusterschrift DE 202 20 204 U1 bekannt. Dort ist als Elektroenergieübertragungseinrichtung ein Hochspannungsleistungsschalter beschrieben, welcher im Inneren eines Kapselungsgehäuses eine Unterbrechereinheit mit Phasenleitern aufweist. Zur elektrischen Isolation der Unterbrechereinheit nebst Phasenleitern ist innerhalb des Kapselungsgehäuses ein Isoliergas angeordnet. Dem Hochspannungsleistungsschalter ist ein Heizelement zugeordnet, welches das Isoliergas temperiert und eine Verflüssigung desselben bei niedrigen Umgebungstemperaturen verhindert.

Es wird davon ausgegangen, dass ein Verflüssigen eines Isoliergases zu verhindern ist. Entsprechend wird ein nicht unerheblicher Aufwand betrieben, um den Zustand des Isoliergases im Innern des Kapselungsgehäuses zu überwachen und durch einen Einsatz von zusätzlicher Energie ein Beheizen der Elektroenergieübertragungseinrichtung vorzunehmen und so ein Verflüssigen des Isoliergases zu verhindern.

Zum einen sind für die Überwachung des bekannten Hochspannungsleistungsschalters zusätzliche Sekundärsysteme vorzusehen, wodurch zusätzliche Kosten entstehen. Weiterhin ist zum Betrieb der zusätzlichen Sekundärsysteme Energie vorzusehen. Weiter kann davon ausgegangen werden, dass die zusätzlichen Sekundärsysteme einer Wartung und eines regelmäßigen Austausches bedürfen. Insofern ist eine Ausstattung und ein Betrieb der bekannten Elektroenergieübertragungseinrichtung mit den zusätzlichen Sekundärsystemen mit erhöhten Kosten verbunden.

Zusätzlich ist bei einem Ausfall der Sekundärsysteme ein Außerbetriebnehmen der Elektroenergieübertragungseinrichtung notwendig, da ein Nachweis der Isolationsfestigkeit des Isoliergases nicht mehr gewährleistet ist.

Insofern ergibt sich als Aufgabe der Erfindung, eine Elektroenergieübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche kostengünstiger herzustellen ist und ein vereinfachtes Betreiben ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Elektroenergieübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass innerhalb des Kapselungsgehäuses das fluide Isoliermedium in einer flüssigen Phase und in einer gasförmigen Phase vorliegend angeordnet ist.

Eine Elektroenergieübertragungseinrichtung ist eine Vorrichtung, welche einer Übertragung elektrischer Energie zwischen einem ersten Ort und einem zweiten Ort dient. Dazu weist die Elektroenergieübertragungseinrichtung einen elektrisch leitfähigen Phasenleiter auf, beispielsweise einen metallischen Phasenleiter, welcher elektrisch isoliert angeordnet ist. Am Phasenleiter kann zwischen den beiden Orten eine Potentialdifferenz vorliegen, durch welche ein elektrischer Strom innerhalb des Phasenleiters getrieben wird. Zur elektrischen Isolation kann der Phasenleiter von einem fluiden Isoliermedium umspült sein. Das fluide Isoliermedium kann mittels eines Kapselungsgehäuses an einem Verflüchtigen gehindert werden. Des Weiteren kann das Kapselungsgehäuse als Stützeinrichtung einer Positionierung des Phasenleiters dienen. Das Kapselungsgehäuse kann dabei zumindest abschnittsweise elektrisch leitend bzw. elektrisch isolierend ausgebildet sein. Der Phasenleiter kann sich am Kapselungsgehäuse abstützen. Beispielsweise können dazu Stützisolatoren eingesetzt werden, durch welche der Phasenleiter beabstandet zum Kapselungsgehäuse gehalten wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Kapselungsgehäuse zumindest abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildet ist, wobei der Phasenleiter sich an elektrisch isolierenden Abschnitten des Kapselungsgehäuses abstützen kann und/oder das Kapselungsgehäuse durchsetzen kann. Vorteilhafterweise kann das Kapselungsgehäuse als fluiddichtes Kapselungsgehäuse ausgebildet sein, so dass ein Einschluss eines fluiden Isoliermediums innerhalb des Kapselungsgehäuses ermöglicht ist. Der Phasenleiter kann sich dabei zumindest teilweise innerhalb des Kapselungsgehäuses erstrecken und dort mittels des elektrisch isolierenden Isoliermediums elektrisch isoliert werden. So ist die Möglichkeit gegeben, dass das Kapselungsgehäuse beispielsweise zumindest abschnittsweise aus elektrisch leitendem Material zu fertigen, welches beispielsweise Erdpotential führt, wobei eine Isolierstrecke zwischen Phasenleiter und Kapselungsgehäuse mittels des fluiden Isoliermediums elektrisch isoliert wird. Elektrisch isolierende Fluide können beispielsweise in flüssiger oder gasförmiger Phase vorliegen, welche innerhalb des Kapselungsgehäuses eingeschlossen sind. Durch eine Verwendung des fluiden Isoliermediums in mehreren Phasen im Innern des Kapselungsgehäuses können unterschiedliche Abschnitte des Kapselungsgehäuses durch voneinander abweichende Phasen elektrisch isoliert werden. Das elektrisch isolierende Fluid kann im Kapselungsgehäuse hermetisch abgeschlossen sein. Insbesondere kann das Kapselungsgehäuse als Druckbehälter wirken, so dass das Fluid unter Überdruck oder Unterdruck gesetzt werden kann. Insbesondere bei einem hermetischen Einkapseln des elektrisch isolierenden Fluides innerhalb des Kapselungsgehäuses kann sich in Abhängigkeit der eingefüllten Menge an Isolierfluid, der Umgebungstemperatur sowie des Druckes ein Spiegel einstellen, an welchem ein Übergang von einer flüssigen Phase zu einer gasförmigen Phase erfolgt. Durch Variation des Druckes kann die Lage des Spiegels innerhalb des Kapselungsgehäuses variiert werden. Vorteilhafterweise sollte die spezifische Isolationsfestigkeit der flüssigen Phase größer sein als die der gasförmigen Phase des elektrisch isolierenden Fluides. Vorteilhafterweise sind die chemischen Strukturen von flüssiger sowie gasförmiger Phase des elektrisch isolierenden Fluides gleich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass über die flüssige Phase eine Wärmebrücke zwischen Phasenleiter und Kapselungsgehäuse ausgebildet ist.

Durch die Nutzung der flüssigen Phase des elektrisch isolierenden Fluides kann eine Wärmebrücke zwischen Phasenleiter und Kapselungsgehäuse ausgebildet werden. Somit ist ein Abtransport von Wärme aus dem Phasenleiter über die flüssige Phase des elektrisch isolierenden Fluides hin zum Kapselungsgehäuse ermöglicht. Somit besteht die Möglichkeit, Wärme in bevorzugte Zonen in das Kapselungsgehäuse hineinzuleiten und von dort in die Umgebung abzustrahlen. Vorteilhafterweise kann dazu die flüssige Phase zumindest abschnittsweise mit dem Phasenleiter sowie zumindest abschnittsweise mit dem Kapselungsgehäuse in Kontakt stehen, so dass ein unmittelbarer Wärmeübergang von einem Feststoff (Phasenleiter) auf eine flüssige Phase des Isoliermediums und wiederum auf einen Feststoff (Kapselungsgehäuse) erfolgen kann. Entsprechend besteht die Möglichkeit, die Belastung des Phasenleiters zu erhöhen, da gegenüber einer reinen gasförmigen Isolation ein verbesserter Wärmetransfer möglich ist. Insbesondere durch eine Variation des Gasdruckes im Innern des Kapselungsgehäuses kann ein sich einstellender Spiegel zwischen den Phasen des fluiden Isoliermediums variieren. Folglich kann so der Kontaktbereich zwischen Phasenleiter und flüssiger Phase variieren. Somit besteht die Möglichkeit, durch eine Druckbeaufschlagung im Innern des Kapselungsgehäuses die Kontaktierungsfläche zwischen Phasenleiter und flüssiger Phase bzw. zwischen Kapselungsgehäuse und flüssiger Phase des fluiden Isoliermediums zu variieren und so die Wärmeabfuhr aus dem Phasenleiter zu steuern. So ist beispielsweise möglich, bei Überlastsituationen, z. B. kurzzeitigen Lastschwankungen, den Gasdruck im Innern des Kapselungsgehäuses zu erhöhen und so den Anteil der flüssigen Phase des Isoliermediums zu vergrößern und so die Kontaktflächen an dem Kapselungsgehäuse bzw. an dem Phasenleiter zu vergrößern, um eine verbesserte Wärmeableitung zu erzielen.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Isolierstrecke teilweise durch einen gasförmige und teilweise durch eine flüssige Phase des fluiden Isoliermediums elektrisch isoliert ist.

Eine Isolierstrecke erstreckt sich von dem elektrisch zu isolierenden Phasenleiter zu einem beabstandet zum Phasenleiter angeordneten Element, wie beispielsweise dem Kapselungsgehäuse. Durch eine Füllung der Isolierstrecke mittels des fluiden Isoliermediums ist ein Überspringen von elektrischen Potentialen von dem Phasenleiter z. B. zum Kapselungsgehäuse oder umgekehrt verhindert. Eine Isolierstrecke kann vollständig mit einer der Phasen gefüllt sein. Eine Isolierstrecke kann teilweise durch eine gasförmige und teilweise durch eine flüssige Phase des fluiden Isoliermediums ausgebildet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass entlang der Isolierstrecke sowohl zumindest ein flüssiger als auch zumindest ein gasförmiger Abschnitt vorliegt, so dass ein geschichtetes Dielektrikum in der Isolierstrecke entsteht. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Isolierstrecke vollständig aus der einen oder der anderen Phase des fluiden Isoliermediums gebildet ist, so dass ein homogenes Isoliermedium in der jeweiligen Isolierstrecke vorliegt. Je nach Formgebung des Phasenleiters bzw. des Kapselungsgehäuses können an einer elektrisch isolierenden Vorrichtung auch verschiedene Ausgestaltungen von gasförmigen und flüssigen Phasen des fluiden Isoliermediums aufweisenden Isolierstrecken gebildet werden.

Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Phasenleiter abschnittsweise mit der fluiden Phase und abschnittsweise mit der gasförmigen Phase in Kontakt steht.

Der Phasenleiter kann abschnittsweise mit der fluiden Phase sowie der gasförmigen Phase des Phasenleiters in Kontakt stehen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, beispielsweise bestimmte Abschnitte des Phasenleiters durch eine Kontaktierung mit der fluiden Phase des fluiden Isoliermediums zu isolieren und dort gezielt eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Phasenleiter zu bewirken. Andere Abschnitte hingegen können beispielsweise durch eine gasförmige Phase des Isoliermediums elektrisch isoliert werden. Zur Kontaktierung der fluiden oder der gasförmigen Phase kann vorgesehen sein, dass der Phasenleiter zumindest teilweise frei von einer elektrisch isolierenden Ummantelung gehalten ist, so dass das fluide Isoliermedium unmittelbar mit dem elektrisch leitfähigen Phasenleiter in Kontakt treten kann. Damit kann ein verbesserter Wärmeübergang zwischen Phasenleiter sowie dem fluiden Isoliermedium hergestellt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in der flüssigen Phase Fremdstoff, insbesondere Fremdpartikel gesammelt werden.

Fremdstoffe, wie beispielsweise Fremdpartikel, können innerhalb des Kapselungsgehäuses auftreten. Beispielsweise kann durch Bewegungen innerhalb des Kapselungsgehäuses Abrieb usw. entstehen, welcher sich in das Isoliermedium hinein bewegen kann. Dadurch kann eine Isolierstrecke in ihrer elektrischen Isolationsfestigkeit nachteilig beeinflusst werden, beispielsweise wenn metallische Fremdstoffe in die Isolierstrecke eindringen. Insbesondere bei einer kompakten Ausgestaltung von Elektroenergieübertragungseinrichtungen sind Isolierstrecken hoch belastet, um unnötigen Bauraum zu verhindern. Dies hat zur Folge, dass auf Störungen innerhalb einer Isolierstrecke, beispielsweise durch Fremdstoff, seitens der Elektroenergieübertragungseinrichtung sensibel reagiert wird. Durch eine Nutzung der flüssigen Phase des Isoliermediums können die Fremdstoffe aufgrund einer vergrößerten Bindung innerhalb der flüssigen Phase gegenüber einer gasförmigen Phase, innerhalb der flüssigen Phase verbessert festgehalten werden. Je nach Fremdstoff kann dabei vorgesehen sein, dass Fremdstoff auf der Oberfläche (Spiegel) der flüssigen Phase des fluiden Isoliermediums gesammelt wird. Dabei ist die Aufnahmekapazität der Oberfläche der flüssigen Phase des fluiden Isoliermediums begrenzt gegenüber dem Gesamtvolumen der flüssigen Phase des fluiden Isoliermediums. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass gezielt ein Eintauchen des Fremdstoffes in die flüssige Phase, d. h. eine Einkapselung des Fremdstoffes in der flüssigen Phase des fluiden Isoliermediums gefördert wird. Beispielsweise kann durch ein Reduzieren der Oberflächenspannung im Spiegel der flüssigen Phase des fluiden Isoliermediums ein Absinken von Fremdstoffen aus dem Oberflächenbereich der flüssigen Phase in das Innere der flüssigen Phase gefördert werden. Beispielsweise kann durch ein Schwingen der flüssigen Phase und damit des Spiegels zwischen flüssiger Phase und gasförmiger Phase die Oberflächenspannung herabgesetzt werden. Innerhalb der flüssigen Phasen können beispielsweise feldreduzierte Bereiche vorgehalten werden, in welchen Fremdstoff gesammelt wird.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Sättigung des fluiden Isoliermediums mit Fremdstoff überwacht wird.

Um die elektrische Isolationsfestigkeit des fluiden Isoliermediums zu gewährleisten, kann die Sättigung des Isoliermediums mit Fremdstoff überwacht werden. Insbesondere kann die flüssige Phase des fluiden Isoliermediums hinsichtlich einer Fremdstoffdichte überwacht werden. Dazu eignen sich beispielsweise berührungslose Überwachungsmethoden, wie beispielsweise optische Verfahren, akustische Verfahren usw. Beispielsweise kann aufgrund einer Reflexion eingestrahlter Wellen ein Rückschluss auf die Sättigung des Isoliermediums mit Fremdstoff gezogen werden. Bei Erreichen eines Grenzwertes für die Sättigung des Isoliermediums kann eine Meldung an eine Leitwarte gegeben werden, um eine bedarfsweise Wartung der Elektroenergieübertragungseinrichtung auslösen zu können.

Eine weiter vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Phasenleiter asymmetrisch von einer flüssigen und einer gasförmigen Phase elektrisch isoliert ist.

Um den Phasenleiter herum kann sich das fluide Isoliermedium erstrecken. Insbesondere kann in radialen Richtungen um den Phasenleiter ein vollständiger Umgriff des Phasenleiters durch das fluide Isoliermedium vorgesehen sein. Je nach Phase des fluiden Isoliermediums kann die durch das fluide Isoliermedium bereitgestellte Isolierstrecke z. B. von dem Phasenleiter zu einem Kapselungsgehäuse in Dimension, Phase des Fluids usw. variieren. So ist die Möglichkeit gegeben, dass eine Distanz einer Isolierstrecke, welche von einer flüssigen Phase elektrisch isoliert wird, kleiner ist als eine Distanz einer Isolierstrecke, welche von einer gasförmigen Phase des fluiden Isoliermediums elektrisch isoliert wird. Dadurch können sich Kapselungsgehäuse einstellen, welche eine asymmetrische Position eines Phasenleiters zulassen, so dass in Abhängigkeit der vorliegenden Phase innerhalb einer Isolierstrecke unterschiedliche Distanzen, insbesondere zum Kapselungsgehäuse, welches sich um den Phasenleiter erstreckt, ergeben.

Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bezogen auf eine Horizontale der Phasenleiter von einem Überbau des Kapselungsgehäuses überspannt und von einem Unterbau des Kapselungsgehäuses unterzogen ist, wobei die Distanz des Phasenleiters zum Überbau größer ist als die Distanz des Phasenleiters zum Unterbau.

Ein Kapselungsgehäuse kann einen Phasenleiter vollständig umgreifen, so dass sich um den Phasenleiter herum in radialer Richtung stets eine von dem Kapselungsgehäuse gebildete, insbesondere fluiddichte Barriere erstreckt. Dabei können in Abhängigkeit der in radialer Richtung vorliegenden Phase(n) des fluiden Isoliermediums, der geometrischen Anordnung usw. die Dimensionen einer Isolierstrecke variieren. Insbesondere bei einer horizontalen Ausrichtung eines Phasenleiters ist es vorteilhaft, einen Überbau des Kapselungsgehäuses sowie einen Unterbau des Kapselungsgehäuses jeweils unterschiedlich distanziert zum Phasenleiter anzuordnen. Dabei können beispielsweise Krümmungsradien des Kapselungsgehäuses im Umgriff des Phasenleiters variieren. Beispielsweise kann ein Krümmungsradius bei einem Überbau des Kapselungsgehäuses zumindest punktuell kleiner gehalten werden, innerhalb welchem das fluide Isoliermediums in einer gasförmigen Phase vorliegt als ein Krümmungsradius eines Unterbaus des Phasenleiters, innerhalb welchem das fluide Isoliermedium zumindest abschnittsweise in einer flüssigen Phase vorliegt. So kann ein Kapselungsgehäuse beispielsweis in zwei Halbschalen unterteilt sein, welche gemeinsam einen Phasenleiter umgeben, wobei die eine Halbschale stärker gekrümmt ist als die andere Halbschale.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt die

1 einen Längsschnitt durch eine Elektroenergieübertragungseinrichtung, die

2 einen Querschnitt durch die Elektroenergieübertragungseinrichtung gemäß 1 und die

3 eine alternative Ausgestaltung eines Querschnittes einer Elektroenergieübertragungseinrichtung.

Eine Elektroenergieübertragungseinrichtung dient einem Transport elektrischer Energie zwischen zwei voneinander beabstandeten Orten. Dazu weist die Elektroenergieübertragungseinrichtung gemäß 1 einen Phasenleiter 1 auf. Der Phasenleiter 1 ist von einem Kapselungsgehäuse 2 umgeben. Das Kapselungsgehäuse 2 weist einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper auf, welcher einen im Wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Der Grundkörper ist dabei bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material fluiddicht ausgebildet. Stirnseitig ist der Grundkörper des Kapselungsgehäuses 2 jeweils mit Flanschen 3, 4 versehen. Über die Flansche 3, 4 ist der Grundkörper des Kapselungsgehäuses 2 mit weiteren Baugruppen, beispielsweise weiteren baugleichen Grundkörpern, verbindbar. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass an die Flansche 3, 4 eine Baugruppe in abweichender Bauform, beispielsweise ein Gehäuse eines Leistungsschalters, eines Trennschalters, ein Gehäuse einer Messeinrichtung usw. angeflanscht werden können. Um das Kapselungsgehäuse 2 hermetisch abzuschließen, sind an den Flanschen 3, 4 elektrisch isolierende Barrieren 5 angeordnet. Die elektrisch isolierenden Barrieren 5 können beispielsweise in eine Verbindung zwischen den Flanschen 3, 4 des Kapselungsgehäuses 2 sowie Flanschen einer weiteren Baugruppe eingefügt werden, so dass ein fluiddichter Abschluss des Grundkörpers des Kapselungsgehäuses 2 und damit des gesamten Kapselungsgehäuses 2 gegeben ist. In die elektrisch isolierenden Barrieren 5 ist jeweils ein Kontaktierungsstück 6 fluiddicht eingesetzt. Die Kontaktierungsstücke 6 dienen dazu, den Phasenleiter 1 durch die Barrieren 5 zu leiten. Als Teil des Phasenleiters 1 sind die Kontaktierungsstücke 6 dabei elektrisch isoliert über die elektrisch isolierenden Barrieren 5 positioniert, so dass eine Beabstandung des Phasenleiters 1 von dem Grundkörper des Kapselungsgehäuses 2 gegeben ist. Vorliegend sind die elektrisch isolierenden Barrieren 5 in Form von sogenannten Scheibenisolatoren ausgebildet, welche zentrisch die Kontaktierungsstücke 6 aufweisen und so von dem Phasenleiter 1 durchsetzt sind. Neben der zentrischen Positionierung eines einzelnen Phasenleiters 1 jeweils an einer elektrisch isolierenden Barriere 5 können auch mehrere Phasenleiter 1 voneinander beabstandet elektrisch isoliert über die elektrisch isolierenden Barrieren 5 gehalten und im Innern des Kapselungsgehäuses 2 positioniert werden. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn ein mehrphasiges Elektroenergieübertragungssystem Verwendung findet, so dass mehrere unterschiedliche Potentiale führende Phasenleiter 1 elektrisch isoliert anzuordnen sind.

Das Kapselungsgehäuse 2 mit dem Grundkörper sowie den elektrisch isolierenden Barrieren 5 und den fluiddicht eingesetzten Kontaktierungsstücken 6 bilden einen hermetisch geschlossenen Druckbehälter aus, so dass das Innere des Kapselungsgehäuses 2 mit einem elektrisch isolierenden Fluid 7a, 7b befüllt werden kann. Mittels des Kapselungsgehäuses 2 und dessen Barrierewirkung gegenüber fluiden Medien ist ein Verflüchtigen des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b aus dem Innern des Kapselungsgehäuses 2 verhindert. Das elektrisch isolierende Fluid 7a, 7b umspült den Phasenleiter 1 und bildet Isolierstrecken zwischen dem Phasenleiter 1 sowie dem Kapselungsgehäuse 2, insbesondere zu elektrisch leitenden Abschnitten des Kapselungsgehäuses 2, welche ein vom Phasenleiter 1 abweichendes elektrisches Potential führen, aus. Eine Druckbeaufschlagung des elektrisch isolierenden Fluides 7a, 7b im Innern des Kapselungsgehäuses 2 ist dabei derart gewählt, dass das elektrisch isolierende Fluid 7a, 7b in einer flüssigen Phase 7a sowie einer gasförmigen Phase 7b vorliegt. Entsprechend ist bei einer vorgegebenen Masse von in das Kapselungsgehäuse 2 einzubringendem elektrisch isolierenden Fluid 7a, 7b und einer Normtemperatur ein bestimmter Überdruck im Innern des Kapselungsgehäuses 2 zu erzeugen. Entsprechend stellt sich ein Gasdruck in der gasförmigen Phase 7b ein, welche zur Ausbildung eines Spiegels 8 zwischen flüssiger und gasförmiger Phase 7a, 7b des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b führt. Der Spiegel 8 sollte dabei derart eingestellt werden, dass die flüssige Phase 7a den Phasenleiter 2 zumindest kontaktiert. Vorteilhaft kann der Phasenleiter 2 den Spiegel 8 durchsetzen, so dass der Phasenleiter 1 teilweise durch das elektrisch isolierende Fluid in flüssiger Phase 7a und teilweise durch das elektrisch isolierende Fluid in gasförmiger Phase 7b elektrisch isoliert ist. Somit können Isolierstrecken gebildet werden, welche ausschließlich aus der flüssigen Phase 7a oder ausschließlich aus der elektrisch isolierenden Phase 7b des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b gebildet werden. Darüber hinaus kann jedoch auch vorgesehen sein, dass insbesondere bei Kröpfungen des Phasenleiters 1, Richtungsänderungen usw. eine Isolierstrecke auch aus einer Aufeinanderfolge verschiedener gasförmiger bzw. flüssiger Phasen 7a, 7b des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b (geschichtetes Dielektrikum) gebildet ist. Vorteilhaft kann durch eine flüssige Phase 7a des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b eine Wärmebrücke zum Kapselungsgehäuse 2 ausgebildet sein. So ist einerseits eine elektrisch isolierende Isolierstrecke gebildet, andererseits ist ein verbesserter Wärmeübergang vom Phasenleiter 1 zum Kapselungsgehäuse 2 gegeben. Durch eine teilweise Befüllung des Kapselungsgehäuses 2 mit einer flüssigen Phase 7a und einer gasförmigen Phase 7b kann weiter ein gezielter Transport von Wärme aus dem Phasenleiter 1 in bevorzugte Regionen des Kapselungsgehäuse 2 befördert werden.

Innerhalb des Kapselungsgehäuses 2 auftretende Fremdstoffe 9 können vorteilhaft in der flüssigen Phase 7a des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b aufgefangen werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Fremdstoffsenke 10 innerhalb des Kapselungsgehäuses 2 angeordnet ist. Die Fremdstoffsenke 10 kann beispielsweise nach Art eines Sackloches in einem tiefliegenden Bereich des Kapselungsgehäuses 2 angeordnet sein. Die Fremdstoffsenke 10 kann bevorzugt feldfreie Abschnitte (zumindest Feldstärke reduzierte Abschnitte) aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass ein Schwingen des Spiegels 8 initiiert wird, um ein Abtauchen bzw. Eintauchen insbesondere von massearmen Fremdstoffen 9 in die flüssige Phase 7a des elektrisch isolierenden Fluids zu befördern. Dazu kann eine separate Einrichtung vorgesehen sein, welche ein Schwingen des Spiegels 8 bewirkt. Beispielsweise können dazu Ultraschallwellen eingestrahlt werden oder mechanische Bewegungen am Kapselungsgehäuse 2 vorgesehen sein. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Sättigung des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b mit Fremdstoff 10 überwacht wird. Dazu können beispielsweise optische Verfahren oder akustische Verfahren Verwendung finden, die beispielsweise das elektrisch isolierende Fluid 7a, 7b insbesondere dessen flüssige Phase 7a erfassen und die Dichte des Fremdstoffes 9 innerhalb des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b ermitteln. Beispielsweise kann vorgesehen sein, bei einem Aufschwimmen von Fremdstoff 9 auf dem Spiegel 8 ein Schwingen des Spiegels 8 zu erzwingen, um ein Abtauchen des Fremdstoffes 9 in die flüssige Phase 7a des elektrisch isolierenden Fluids zu unterstützen, so dass die Isolationsfestigkeit des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b auf einem Mindestmaß stabilisiert werden kann. Eine Überwachung des Fremdstoffes 9 kann auch in der Fremdstoffsenke 10 erfolgen, um deren Füllgrad zu ermitteln. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Verfahren, welches der Überwachung der Sättigung des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b mit Fremdstoff 9 genutzt ist, auch eingesetzt werden kann, um ein Schwingen des Spiegels 8 anzuregen.

Die 2 zeigt einen Querschnitt durch den aus der 1 bekannten Längsschnitt einer Elektroenergieübertragungseinrichtung. Der Grundkörper des Kapselungsgehäuses 2 weist einen kreisringförmigen Querschnitt auf, wobei der Phasenleiter 1 zentrisch innerhalb des Kapselungsgehäuses 2 positioniert ist. Der Spiegel 8 der flüssigen Phase 7a des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b ist dabei derart justiert, dass der Innenraum des Kapselungsgehäuses 1 etwa hälftig mit der flüssigen Phase 7a und der gasförmigen Phase 7b des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b befüllt ist. Alternativ kann auch die Verwendung mehrerer Phasenleiter 1 innerhalb des Kapselungsgehäuses 2 vorgesehen sein. Dabei können die Phasenleiter 1 sowohl innerhalb der flüssigen Phase 7a als auch innerhalb der gasförmigen Phase 7b als auch teilweise innerhalb der flüssigen Phase 7a sowie teilweise in der gasförmigen Phase 7b des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b angeordnet sein.

Die 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Querschnitts eines Kapselungsgehäuses 2a. Dabei ist auch hier die Verwendung eines Phasenleiters 1a vorgesehen, welcher von dem Kapselungsgehäuse 2a umgeben im Innern desselben angeordnet ist. Das Kapselungsgehäuse 2a weist dabei einen asymmetrischen Querschnitt auf, wobei das Kapselungsgehäuse 2a oberhalb des Phasenleiters 1a einen Überbau 11 aufweist sowie unterhalb des Phasenleiters 1a einen Unterbau 12 aufweist. Der Überbau 11 sowie der Unterbau 12 weisen dabei voneinander abweichende Krümmungsradien auf, so dass der Überbau 11 eine größere Distanz zum Phasenleiter 1a aufweist als die Distanz des Phasenleiters 1a zum Unterbau 12. Dabei ist vorgesehen, dass die größere Distanz im Wesentlichen durch eine gasförmige Phase 7b eines elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b elektrisch isoliert ist, wobei die kleinere Distanz zum Unterbau 12 von einer flüssigen Phase 7a eines elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b elektrisch isoliert ist. Die Position des Phasenleiters 1a ist dabei derart gewählt, dass dieser den Spiegel 8 zwischen gasförmiger und flüssiger Phase 7a, 7b des elektrisch isolierenden Fluides 7a, 7b durchsetzt, so dass eine elektrische Isolation des Phasenleiters 1a sowohl durch die flüssige Phase 7a als auch durch die gasförmige Phase 7b des elektrisch isolierenden Fluids gegeben ist. Weiterhin ist beispielhaft in der 3 mit unterbrochener Volllinie die Positionierung zweier weiterer Phasenleiter 1’a im Innern des Kapselungsgehäuses 2a gezeigt. Auch in diesem Falle ist vorgesehen, dass die weiteren Phasenleiter 1’a teilweise durch die flüssige Phase 7a und teilweise durch die gasförmige Phase 7b des elektrisch isolierenden Fluids 7a, 7b elektrisch isoliert sind.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 20220204 U1 [0002]