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Raumsparende elektrische Hochspannungsschaltanlage in Trockenbauart Seit einiger Zeit kennt man Isolierverfahren, die es ermöglichen, Sammelschienen und die davon abzweigenden Leitungen auch beträchtlicher Länge umhüllend trocken zu isolieren und mit einer leitenden Schicht zu umgeben, so dass die bisher verwendeten Stützisolatoren wegfallen und die Schienen abstandslos direkt nebeneinanderverlegt werden können. Dadurch wird der benötigte Rauar mehrmals kleiner als bei der bisherigen Isolationsart durch Stützisolatoren und die umgebende Luft.
Da aber die Apparate bisheriger Bauart Distanzierungen entsprechend der Spannungshöhe verlangten, russten immer noch die Verbindungsleitungen der Apparate, insbesondere in den abgehenden und ankommenden Feldern, in der Spannung entsprechenden - grossen gegenseitigen Abständen - z. B. bei 60 kV etwa 75-110 cm - aufgestellt werden, so dass die sich aus der Isolierung der Schienen ergebenden Vorteile in dieser Hinsicht nicht ausgenützt werden konnten.
Es ist ferner bekannt, elektrische Hochspannungsapparate mittels Gasen hoher Durchschlagsfestigkeit zu isolieren. Dies kann zwar zu günstigen Abmessungen der Apparate führen, aber die Gesamtabmessungen der Hochspannungsstation bleiben trotzdem gross, weil die Verbindungsleitungen und Sammelschienen grosse Abstände bedingen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine elektrische Hochspannungsschaltanlage in Trockenbauart, mindestens bestehend aus Schaltern, Trennern, Mess- wandlern, Sammelschienen und den Verbindungsleitungen beträchtlich reduzierter Abmessungen zu schaffen, indem jede Sammelschiene und Verbindungsleitung völlig in trockene Isolation eingebettet ist, die aussen mit zusammenhängender, metallisch leitender und geerdeter Umhüllung versehen ist, welche bis an die ebenfalls leitende geerdete Umhüllung der Apparate heranreicht, und die Hochspannung führenden Apparateteile gegen Erde und gegeneinander - teils mittels fester Stoffe, teils mittels - verglichen mit atmosphärischer Luft - durchschlagfeste- ren Gasen isoliert sind.
Die Verbindungsleitungen zu den Apparaten und zwischen denselben können auf diese Weise gleichzeitig Durchführungen der Apparate bilden.
Durch die Gasisolation wird erreicht, dass bewegliche Teile, wie etwa diejenigen von Trennern, gleich wie in Luft bewegt werden können, wobei der Abstand der zu trennenden Kontakte und der gegenseitige Abstand von Phase zu Phase und gegen Erde, respektiv gegen die Kesselwandung, wesentlich kleiner als in Luft bemessen sein darf.
Es ist offensichtlich, dass durch die erfindungsgemässe Kombination der bedeutende Fortschritt einer ausserordentlichen Verkleinerung der gesamten Station erzielt wird. Es wird nämlich Raum sowohl in Richtung quer zu den Sammelschienen wie quer zu den Apparatefeldern der abgehenden Leitungen eingespart, und zwar in einem Verhältnis, das je nach Spannungshöhe in der Grössenordnung von ein Drittel bis ein Zehntel liegen kann.
Durch die genannte Kombination von Gasisolierung und - besonders auch für die Verbindungen aus Feststoffisolierung - ergibt sich z. B. eine leicht demontierbare Gesamtanlage, aus welcher jeder einzelne Apparat zur Revision herausgezogen werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 Ibis 4 dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Phase der Sammelschienenabzweigung einer ersten Ausfüh- rungsart der erfindungsgemässen Hochspannungsschaltanlage, Fig.2 eine Ansicht einer Phase der Sammel- schienenabzweigurng :
einer abgewandelten Ausfüh- rungsart der Hochspannungsschaltanlage, deren
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sämtliche Apparate in mit unter hohem Druck stehendem Gas oder Druckluft gefüllten Behältern untergebracht sind, ausgenommen der Ringkern-Stromwandler, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Trenner der in Fig. 2 dargestellten Anlage und Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Spannungs- wandler der in Fig. 2 dargestellten Anlage.
Die in der Fig. 1 dargestellten Anlageteile sind für eine Nennspannung von 60 kV vorgesehen und bestehen aus den isoliert eingebetteten Sammelschienen 1, 2 und 3, einem Trenner 4, einem Stromwandler 5, einem Spannungswandler 6, einem Schalter 7 und einem zweiten Trenner B. Alle Apparate befinden sich hier in Stahlblechkesseln, die mit trockener Pressluft oder einem höher isolierenden Gas gefüllt sind.
Die Sammelschienen 1 bis 3 sind völlig in eine trok- kene, geschichtete Isolation eingebettet, die aussen mit zusammenhängender, metallisch leitender und geerdeter Umhüllung versehen ist, welche bis an die metallische, geerdete Wandung des Trenners 4 heranreicht. Die ins Innere der Apparatekessel eindringenden Enden 10 sind vorteilhafterweise durch eingebettete Kondensatorbeläge potentialgesteuert. Auf ähnliche Weise können mindestens die Enden 11 der die einzelnen Apparate verbindenden Durchführungen 12, 13, 14 und 15 potentialgesteuert werden.
Die Trenner 4 und 8 bestehen im wesentlichen aus zwei allseitig gerundeten Elektroden 41 und 42, dem Tulpenkontakt 43 und den Durchführungen 10 und 12, welche die Elektroden und die Kontaktorgane tragen. Die Durchführung 12 ist in den Stopfbüchsen 44 und 64 drehbar. Ein Servomotor 17 dreht die Durchführung mittels Zahnritzel 18, das in das mit der Durchführung festverbundene Zahnrad 19 eingreift, wodurch der als eine Gewindespindes ausgebildete Kontaktbolzen 45 über ein System mit Innengewinde 46 und einem feststehenden Gewindekeil 47 translatorisch bewegt werden kann. An sich können auch die Kontaktbolzen der Trennschalter auf andere Art betätigt werden, wie z. B. hydraulisch oder durch Druckluft.
Ein einfaches mechanisches Antriebssystem wie das in Fig. 1 dargestellte, hat jedoch vor dem hydraulischen oder dem Druckluftantrieb den Vorzug, dass die Stellung der Trennerkontakte - geöffnet oder geschlossen - von aussen ohne irgendwelche Irrtumsmöglichkeit feststellbar gemacht werden kann durch eine mechanische Anzeige- vorrichtung.
Der Kessel kann auch mit Beobachtungsfenstern versehen werden, die es ermöglichen, die jeweilige Stellung des Kontaktbolzens direkt zu sehen.
Der an der Stopfbüchse 64 und dem Tragelement 51 befestigte Stromwandler 5 ist hier als Ringkern- wandler ausgebildet. Da der Ringkern mit der Sekundärwicklung an Erdpotential liegt, benötigt er keinen Kessel.
Der Kessel 6 birgt einen üblichen Giessharz- wandler, dessen nicht an Erde liegender Teil 61 im Isoliergasraum steht. Der übrige, mit Erdungsbelag versehene Teil samt dem magnetischen Kern, den Sekundärwicklungen und den Sekundäranschlüssen befindet sich ausserhalb des Druckkessels und ist somit jederzeit frei zugänglich.
Im Kessel 7 steht ein Ölstrahlschalter an sich bekannter Bauart mit unten befindlichem Antriebsmechanismus.
Der Schalter kann jedoch auch nach einer andern bekannten Bauweise gestaltet werden; falls jedoch ein Druckluftschalter verwendet wird, muss die zur Flammenbogenlöschung durchgeleitete Druckluft von höherem Druck sein als derjenige des Kessels.
Der Trenner 8 ist von gleicher Bauart wie Tren- ner 4. Die Apparate der drei .Phasen können jeweils in einem gemeinsamen Kessel untergebracht sein. Es ändert aber nichts im Prinzip der Anlage, wenn jede Phase für sich metallisch umkapselt ist.
Es ist zweckmässig, die gesamten Verbindungsleitungen :der einzelnen Apparate in gleicher Höhe anzubringen und die Kessel in der Achsenebene der Leitungen in zwei Teile, ein unteres und ein oberes, zu trennen .unter Einfügung einer Dichtung. In dieser Weise ergibt sich eine leichte Montier- und Demon- tierbarkeit der Apparate durch ein darüber befindliches fahrbares Hebezeug. Zudem sind die Achsen aller Verbindungsleitungen der Apparate gerade, was deren Preis und Qualität :günstig :beeinflusst. Die Kessel können mit Rollen versehen werden, die auf Schienen stehen.
Einen vorzüglichen Schutz gegen eine allfällige, durch funktionelles Versagen bedingte Explosion eines Apparates bietet die Aufstellung der Apparatefelder und Sammelschienen in Eisenbetonkanä- len, die vorteilhaft im Erdboden versenkt sind.
Die in der Fig. 2 gezeigten Teile einer abgewandelten Ausführungsart der erfindungsgemässen Hoch- spannungsschaltanlage ist für einen höheren Druck vorgesehen. Dementsprechend sind die Kessel der meisten Apparate kugelförmig ausgebildet. Die Anlage- bzw. Apparateteile sind hier mit den gleichen Bezugszahlen wie in der Fig. 1 bezeichnet. Der Ui- stungsschalter 7 :ist ein Druckluftschalter koaxialer Bauart.
Sämtliche Apparatekessel sind hier in zur Achse der Anlage senkrechten Ebenen trennbar. Durch eine gemeinsame ,Druckleitung 20 und über Zuleitungen 21 werden die Kessel sämtlicher Apparate mit Druckluft bzw. isolierendem Druckgas gespeist. :Bezüglich Isolierung in deren Umhüllung gili Analoges wie für Fig. 1.
Der in der Fig.3 dargestellte Trennschalter der in Fig.2 gezeigten Anlage weist ebenfalls zwei allseitig gerundete Elektroden 41 und 42 auf, die für die betreffende Anordnung innerhalb des kugelförmigen Kessels besonders günstige Verhältnisse des elektrischen Feldes ergeben. Der Feldlinienverlauf ist in der oberen Hälfte der Zeichnung angedeutet worden. Für die übrigen Teile gelten die gleichen Bezugszahlen wie in der Fig. 1.
Eine beispielsweise Ausführung des Spannungs- wandlers 6 der Hochdruckanlage nach Fig. 2 ist in
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Fig.4 dargestellt. Die beiden potentialgesteuerten Enden 11 der zugehörigen Durchführungen sind miteinander durch eine bogenförmige Stromschiene 62 verbunden, die um die Primärwicklung 63 geführt ist. Der magnetische Kern 64 ist hier als Mantelkern ausgebildet, dessen zwei äussere Schenkel 65 halbkreisförmig sind und sich dem kugelförmigen Kessel 67 des Apparates anschmiegen. Diese beiden Schenkel sind ausserdem gegen das Innere durch albgerundete, Blechschirme 66 abgeschirmt, welche dazu dienen, das elektrische Feld innerhalb des Apparates günstig zu beeinflussen.
Als Gase eignen sich unter anderem: Luft von mehreren Atmosphären Druck, SF6unter Atmosphärendruck und auch untererhöhtem Druck, SF, gemischt mit N2, SF6 gemischt mit Luft, SeF6, SO2F2, CCl2F2 SO2.