Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage. Bei gekapselten Hochspannungsanlagen besteht die Kapselung ausi Metall, .gewöhn lieh Gusseisen, und ist zur Isolierung der darin befindlichen hochspannungführenden Teile gewöhnlich mit<B>01</B> oder Isoliermasse gefüllt.
Die Verwendung derartiger Isolier- mittel ist aber nachteilig, da sie brennbar sind, und das Bestreben geht dahin, alle brennbaren Teile aus Hochspannungsanlagen zu entfernen.
Man hat daher vorgeschlagen, an belle von 01 oder Masse in derartigen gekapselten Schaltanlagen eine Luftfüllung und kera mische Isolatoren zu verwenden, da andere Isolierstoffe, z.
B. Phenoplaste, beim Auftre ten eines Lichtbogens leitende Bahnen (so genannte Kriechwege) auf ihrer Oberfläche bekommen, und ihre Oberflächenisolation vor- lieren bezw. sogar zu brennen anfangen.
Keramische Isolierteile sind aber verhält nismässig schlecht formbar, und deshalb be- nötigen die gekapselten Hochspannungsan- lagen., wenn man sie mit keramischen Isola- toren ausrüsten. will, einen wesentlich grösse ren Raum;
ferner besteht die Gefahr eines Bruches der Isolatoren bezw. ihres Zersprin- gens. durch die Hitze beim Auftreten; eines Lichtbogens.
Diese Nachteile sind bei .der metall- gekapselten Hoehspann.ungsanlage mit Gas- füllung gemäa der Erfindung dadurch ver mieden, @dass die zur Isolation der hochspan- nungführenden Teile .dienenden Isolierteile aus Aminoplasten,
also. aus Kunststoffen auf der Grundlage der Carbamidhärze, bestehen. Isolierteile aus Aminoplasten sind nämlich weder brennbar, noch leicht zerbrechlich. Auch lassen sie sich leicht formen, so, dassi sie s6 gestaltet werden:
können, dass, die Anlage möglichst wenig Platz benötigt. .Ein weiterer Vorzug der Aminoplaste ist .ihre Kriech- stromfestigkeit und ihre Unempfindlichkeit gegen die Wirkungen eines an ihnen brennen den Lichtbogens, der bei Überschlägen inner halb der Anlage entstehen kann. Der Licht-' bogen bewirkt die 'Vergasung einer dünnen. Oberflächenschicht.
Durch .die entstehenden Gase wird die .darunterliegende Isolation vor der Lichtbogenwärme geschützt.
Die Isolierteile aus Kunststoffen auf Carbamidharzgrundlage können in verschie denen Formen verwendet werden. Die Leiter können von Röhren aus derartigen Stoffen umgeben sein, bezw. mit derartigen Stoffen fest umwickelt oder umkleidet sein. Dti@e Iso lierteile aus Aminoplasten können als Stützer und Durchführungen ausgebildet sein. Es können ferner ebene und gebogene Platten oder Wände benutzt werden, die .die Phasen voneinander und von den geerdeten Teilen trennen. Die Aminoplaste können. zur Aus kleidung des Metallgehäuses benutzt sein.
Die Aminoplaste selbst. können ausser Carbamidharzen auch Füllstoffe enthalten. Als Füllstoffe kommen einerseits anorgani sche Stoffe, wie Gips, Kreide. Talkum usw. in Betracht. Höhere Festigkeit ergibt sich bei Verwendung anorganischer Fasern, z. B. Asbest, insbesondere in Gewebe- oder Schnurform. Anderseits können auch orga nische Füllstoffe verwandt \verden, z. B.
Zelluloae. Besondere Festigkeiten werden bei Verwendung organischer Fasern, wie Lei nen, Baumwolle, Kunstseide, N atzrseide, Wolle, Haare usw. erzielt.
Um die Vorteile der Unbrennbarkeit be sonders gut ausnützen zu können, ist es vor teilhaft, wenn auch die in der Schaltanlage verwendeten Schalter ölfrei sind. Es eignen sich insbesondere Schalter mit. Lichtbogen löschung durch strömende Gase, z. B. Druck gasschalter, ferner Schalter, bei denen die Schaltgase durch die Lichtbogenwärme aus den Wandungen des Schaltraumes erzeugt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei- spiele der Erfindung dargestellt.
Die Abb. 1 bis 3 stellen eine eisenge l:apselte Schaltanlage für etwa 3-20 kV dar. Die Isolierung erfolgt in Luft bezw. Druckgas, sowie durch einfach geformte Iso lierteile aus Aminoplasten. Die Abb.3 zeigt das Schaltbild einer Schaltzelle.
1 ist ein Kabelendverschluss, 2 sind die Stromwandler, 3 die Steckkontakte, die beim Herausfahren des fahrbaren Teils der Schalt zelle geöffnet werden, 4 ist der Leistungs- schalter, der als Druckga.sschalter darge stellt ist, 5 und 6 sind Verbindungsstrecken zu den Sammelschienen 7 und 8, und 9 sind Trennschalter, die es bei geöffnetem Lei stungsschalter gestatten, das eine oder das andere Sammel.achienensystem anzuschliessen.
In F'ig. 3 ist über der gestrichelten Linie der feststehende, darunter .der herausfahr- bare Teil dargestellt.
Für 10 kV Betriebsspannung betragen ,die Abmessungen einer Zelle mit Dop pelsammelschienen, wie dargestellt, etwa 1200 X 1300 X 6,00 mm'. Diese Abmessungen können bei Verwendung komplizierter ge formter Isolierteile noch wesentlich verklei nert werden.
Die Sammelschienen 7 bezw. 8 sind in Durchführungsröhren 12, die aus Amino- plastfasersrtoffen gewickelt sind, in die iSam- melschienenbehälter <B>113</B> bezw. 14 eingeführt. Um die Einzelschienen sind U-förmig ge bogene, aus Aminoplastschichtstoffen beste hende Platten 15 gelegt.
Diese Platten wer- den auf Durchschlag mit voller Spannung beansprucht und sind demzufolge so stark gewählt, dass sie die Prüfspannung halten, -und dass der -Überschlag zur Erde eher als der Durchschlag erfolgt.
Aus den Sammielschienenbehältern füh ren Durchführungen 16 hinaus. In ihrem In nern befinden sich die Trennkontakte 17, die mit. den im fahrbaren Teil angeordneten Schleifkontakten 1.8 die Trennstrecke 6 bezw. 5 bilden. Die Kontakte 18 sind an Isolierrohren 19 befestigt. Die Verbindung erfolgt .durch die Steckstifte 9@, die an Iso- lierstangen 20 befestigt sind und von Hand herausgezogen werden können.
Es sind in be= kannter Weise Verklinkungen usw. vorge sehen, um eine Fehlbedienung der Anlage auszuschliessen. Auch hier erfolgt die Isolie rung gegen das Gehäuse durch U-förmig ge bogene Aminoplastplatten 21. Die Phasen, gegeneinander sind durch Aminoplastwände ?? isoliert. In :der Anlage kann nie ein Pha- -#enkurzschluss, sondern jeweils nur ein Erd- schluss stattfinden.
Ein Erdschlusslichtbogen ergibt jedoch bei Verwendung von Amino- plasten keine Zerstörung der Isolation, da die sich dabei bildenden Gase die Isolation vor Lichtbogenwä.rme ,schützen.
Auch die Phasen :des Leistungsschalters 4 sind gegeneinander und gegen Erde mit U- förmigen Isolierplatten 23 isoliert. Der Lei stungsschalter ist als Druckgasschalter aus gebildet. Es kann auch jeder andere ölfreie Leistungsschalter verwendet werden. Es kön nen zum Beispiel Flüssigkeitsschalter, die mit nicht brennbarer Flüssigkeit (Wasser, Formami:d usw.) arbeiten, verwendet werden.
Ferner können Schalter mit Lichtbogen- löschung durch Gase, die aus -den :Schalt- raumivandungen durch die Lichtbogenwärme erzeugt werden, verwendet -werden.
Dem Druckgasschalter wird von einem Druckgasspeicher 24 aus die Druckluft zu seiner Betätigung und zur Beblasung des Lichtbogens zugeführt. Das Gas durch strömt bei :der Ausschaltung die Schaltstelle 25, strömt .durch einen Kühler<B>216,</B> wo es so weit gekühlt wird, dass es seine volle Isolier- fähigkeit wiedergewinnt und :gelangt durch ,das Isolierrohr 27 in den geerdeten Kamin 28, von wo es ins Freie entweicht.
Das Druckgas kann ausser zur Löschung auch zur Belüftung der Anlage .dienen. Es ist zweckmässig, die gekapselten Räume dau ernd unter einem kleinen Überdruck zu hal ten, damit keine Feuchtigkeit durch die En dichtigkeiten der .gekapselten Anordnung in sie hineinkommt.
Dem Leistungsschalter wird der Strom vom Kabelen:dverschluss 1 über Stromwand ler und über Durchführungen 29 zugeführt, die gleich .den Durchführungen 16 ausgebil det sein können, und in denen sich die Trenn kontakte 3 befinden. die beim Herausfahren des bewegten Teils ihn abschalten.
Auch die Durchführungen 29, sowie die Kabel- und Stromwandleranschlüsse sind ge geneinander und gegen Erde durch U-förmig gebogene Platten 30 bezw. 31 aus Amino- plasten isoliert.
Die Sicherheit der Anlage .gegenüber Erdschlüssen kann in einfacher Weise erhöht werden, indem an einigen .Stellen Isolatoren verwendet werden, die die Eigenschaft be sitzen, den an ihnen entstehenden Überschlag selbsttätig zu löschen. In Abb. 4 ist als Bei spiel hierfür ein Stütze, dargestellt. Es wird hierbei die besondere Eigenschaft :der Amino- plaste ausgenutzt, bei inniger Berührung mit dem Lichtbogen Gase zu bilden, die bei ge eigneter (insbesondere schlitzförmiger) Aus bildung :des Lichtbogenraumes den Licht bogen zu löschen vermögen.
Der dargestellte Stütze, besteht aus einem Tragrohr 32 aus Aminoplasten, :das derart gefasst ist, :dass die Überschlagstrecke aussen kürzer ist als innen. Über :diesen Tragisolator ist eine Röhre 33 aus Amino- plasten geschoben. Diese Röhre ist gleich falls so gefasst und angeordnet, .dass der 'Überschlag in .dem Zwischenraum zwischen dem Rohr 32 und ihr entstehen muss.
Der in dem engen Spalt 3,4 entstehende Lichtbogen wird durch die von ihm selbst .gebildeten Gase sofort nach dem Verschwinden der den Überschlag verursachenden Überspannung gelöscht.
Metal-enclosed high-voltage switchgear. In the case of encapsulated high-voltage systems, the encapsulation is made of metal, usually cast iron, and is usually filled with 01 or insulating compound to insulate the high-voltage parts located therein.
The use of such insulating means is disadvantageous, however, since they are flammable, and efforts are made to remove all flammable parts from high-voltage systems.
It has therefore been proposed to use an air filling and kera mix insulators at bell of 01 or mass in such encapsulated switchgear, as other insulating materials, eg.
B. phenoplastics, when an electric arc occurs, conductive paths (so-called creepage paths) get on their surface, and their surface insulation vor- lieren respectively. even start to burn.
Ceramic insulating parts, however, are relatively difficult to form, and therefore the encapsulated high-voltage systems are necessary if they are equipped with ceramic insulators. want a much larger room;
there is also the risk of breakage of the isolators BEZW. their shattering. from the heat of treading; of an arc.
These disadvantages are avoided in the metal-encapsulated high-voltage system with gas filling according to the invention by the fact that the insulating parts used to insulate the high-voltage parts are made of aminoplasts,
so. made of plastics based on carbamide resins. This is because insulating parts made of aminoplasts are neither flammable nor easily breakable. They can also be easily shaped so that they can be designed s6:
that the system requires as little space as possible. Another advantage of aminoplasts is their tracking resistance and their insensitivity to the effects of an electric arc burning on them, which can occur in the event of flashovers within the system. The arc causes the gasification of a thin one. Surface layer.
The resulting gases protect the insulation below from the heat of the arc.
The insulating parts made of plastics based on carbamide resin can be used in various forms. The conductors can be surrounded by tubes made of such substances, respectively. be wrapped or clad in such materials. Dti @ e insulation parts made of aminoplasts can be designed as supports and bushings. Flat and curved plates or walls can also be used to separate the phases from each other and from the earthed parts. The aminoplasts can. be used for clothing from the metal housing.
In addition to carbamide resins, the aminoplasts themselves can also contain fillers. On the one hand, inorganic substances such as plaster of paris and chalk are used as fillers. Talc etc. into consideration. Higher strength results when using inorganic fibers such. B. asbestos, especially in tissue or cord form. On the other hand, organic fillers can also be used, e.g. B.
Celluloae. Particular strengths are achieved when using organic fibers such as linen, cotton, rayon, N atzrseide, wool, hair, etc.
In order to be able to use the advantages of incombustibility particularly well, it is advantageous if the switches used in the switchgear are also oil-free. There are particularly switches with. Arc extinguishing by flowing gases, e.g. B. Pressure gas switch, also switches in which the switching gases are generated by the arc heat from the walls of the switch room.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.
Fig. 1 to 3 show an iron-lined switchgear for about 3-20 kV. The insulation is in air or. Pressurized gas, as well as simply shaped insulating parts made of aminoplasts. Figure 3 shows the circuit diagram of a switch cell.
1 is a cable termination, 2 is the current transformer, 3 is the plug-in contacts that are opened when the mobile part of the switching cell is moved out, 4 is the circuit breaker, which is shown as a pressure switch, 5 and 6 are connecting lines to the busbars 7 and 8, and 9 are disconnectors that allow one or the other collective axis system to be connected when the circuit breaker is open.
In Fig. 3 the fixed part is shown above the dashed line, and the retractable part below it.
For an operating voltage of 10 kV, the dimensions of a cell with double busbars, as shown, are approximately 1200 X 1300 X 6.00 mm '. These dimensions can still be significantly reduced when using more complicated molded insulating parts.
The busbars 7 respectively. 8 are in feed-through tubes 12, which are wound from amino-plastic fibers, in the busbar container <B> 113 </B> or. 14 introduced. To the individual rails U-shaped ge bent, best existing aminoplast sheets 15 are placed.
These plates are loaded with full voltage for breakdown and are therefore selected to be so strong that they hold the test voltage and that the flashover to earth occurs sooner than the breakdown.
Passages 16 lead out of the Sammielschienenbehältern. In their nern are the isolating contacts 17 with. the sliding contacts arranged in the mobile part 1.8, the separating distance 6 respectively. 5 form. The contacts 18 are fastened to insulating tubes 19. The connection is made by means of the plug-in pins 9 @, which are attached to insulating rods 20 and can be pulled out by hand.
There are notches, etc. provided in a known manner in order to rule out incorrect operation of the system. Here, too, the insulation against the housing takes place by means of U-shaped bent aminoplast plates 21. The phases against each other are through aminoplast walls ?? isolated. In: a phase short-circuit can never take place in the system, only an earth fault.
However, a ground fault arc does not result in any destruction of the insulation when using amino plastics, since the gases that are formed protect the insulation from the heat of the arc.
The phases: of the circuit breaker 4 are insulated from one another and from earth with U-shaped insulating plates 23. The power switch is formed as a pressure gas switch. Any other oil-free circuit breaker can also be used. For example, liquid switches that work with non-flammable liquids (water, formami: d, etc.) can be used.
Furthermore, switches with arc extinguishing by gases that are generated from the switch room walls by the arc heat can be used.
The compressed gas switch is supplied from a compressed gas reservoir 24 from the compressed air for its actuation and for blowing the arc. When the gas is switched off, it flows through the switching point 25, flows through a cooler <B> 216 </B> where it is cooled to such an extent that it regains its full insulating ability and: passes through the insulating tube 27 in the earthed chimney 28, from where it escapes into the open.
In addition to extinguishing, the compressed gas can also be used to ventilate the system. It is advisable to keep the encapsulated rooms permanently under a slight excess pressure so that no moisture can enter them through the tightness of the .gekapselten arrangement.
The circuit breaker is supplied with the current from the cable: the closure 1 via current transformers and via bushings 29, which can be designed like the bushings 16 and in which the isolating contacts 3 are located. which switch it off when the moving part is moved out.
The bushings 29, as well as the cable and current transformer connections are ge against each other and against earth by U-shaped curved plates 30 respectively. 31 isolated from aminoplasts.
The safety of the system against earth faults can be increased in a simple manner by using insulators at some points that have the property of automatically extinguishing the flashover that occurs on them. In Fig. 4, a support is shown as an example of this. The special property of the aminoplasts is used to form gases when they come into close contact with the arc which, if the arc chamber is suitably formed (especially slot-shaped), can extinguish the arc.
The support shown consists of a support tube 32 made of aminoplasts,: which is held in such a way: that the rollover distance is shorter on the outside than on the inside. A tube 33 made of aminoplasts is pushed over this support insulator. This tube is likewise contained and arranged in such a way that the flashover must occur in the intermediate space between the tube 32 and it.
The arc created in the narrow gap 3, 4 is extinguished by the gases formed by itself immediately after the overvoltage causing the flashover has disappeared.