Höchstspannungsschaltanlage Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Ab messungen von Schaltanlagen für hohe Spannung durch Kapselung bzw. Kapselung und Isolierung sämt licher Geräte im Vergleich mit den Abmessungen von sogenannten offenen Schaltanlagen, bei denen alle Geräte und Leitungsführungen blank, d. h. nicht gekapselt und nicht isoliert ausgebildet sind, erheb lich zu vermindern. Man unterscheidet zwischen ge- kapselten, vollisolierten Schaltanlagen und gekapsel- ten teilisolierten Schaltanlagen. Unter Vollisolation wird verstanden, dass z.
B. die Sammelschienen mit festem Isolierstoff von solcher Dicke umhüllt sind, dass dieser Isolierstoff allein die volle Betriebs- bzw. Prüfspannung gegen Erde aufnimmt, wie z. B. bei einem Kabel. Die grösste Raumersparnis ergibt die vollisolierte Hochspannungsschaltanlage, die unter Verwendung sehr hochwertiger fester Isolierstoffe aufgebaut ist. Teilisolation bedeutet, dass die Isola tion gegen Erde teils aus festem Isolierstoff, teils aus Luft besteht. Es sind daher die Sammelschienen mit einer Schicht aus festem Isolierstoff umhüllt, der nicht für die volle Betriebs- bzw. Prüfspannung ausreicht, so dass zusätzliche Luftabstände vorhan den sein müssen.
Diese Bauform erfordert zwar grössere Abmessungen als bei Vollisolation, jedoch sind etwaige Lufteinschlüsse innerhalb der festen Isolierschicht weit weniger gefährlich.
Um die Vorteile der Kapselung auch ausnutzen zu können, wenn zwar die Sammelschienen und Lei tungsführungen gekapselt bzw. gekapselt und isoliert ausgebildet werden, die Leistungsschalter dagegen offen , d. h. mit blanken Geräteteilen und ins besondere mit blanken Leitungsanschlüssen ausgestat tet sind, besteht eine Möglichkeit des Überganges von den gekapselten Anlageteilen auf den blanken Lei stungsschalter in der Verwendung einer Durchfüh- rung. Der eine Teil dieser Durchführung liegt inner halb der gekapselten Anlage, bestehend aus Sam melschiene, Leitungsverbindungen und Trennschal ter, der ander Teil der Durchführung liegt ausser halb der Kapselung,
d. h. im freien Raum, und weist blanke Anschlüsse auf, die mit den blanken Teilen des Leistungsschalters in der üblichen Weise fest verbunden wird. Der Nachteil dieser Anordnung be steht darin, dass ein Trennschalter und eine Durch führung hintereinander angeordnet werden müssen.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, gekapselte Sammelschienen mit blanken Leistungsschaltern raumsparend in solcher Weise zusammenzubauen, dass die Leistungsschalter ausfahrbar, d. h. mit Ein- bzw. Ausfahrkontakten ausgerüstet werden; dabei können die Trennschalter der Anlage, insbesondere die Sammelschienentrennschalter, eingespart werden, und die mit ihrer Kapselung bzw. Kapselung und Iso lierung zusammenhängenden Probleme treten gar nicht auf.
Die Erfindung betrifft eine Höchstspannungs- schaltanlage, bei der gekapselte Sammelschienen mit gekapselten Sammelschienentrennschaltern mit Lei stungsschaltern in Verbindung gebracht sind, von denen Teile blank ausgebildet sind.
Erfindungs gemäss ist die Anordnung so getroffen, dass die drei Phasenleiter eines Drehstromsammelschienensystems in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind und im Bereich der Sammelschienen der Druckluft antriebsteil der Sammelschienentrennschalter unter gebracht ist, wobei der Leistungsschalter bis auf das Trennstreckenmass des Trennschalters an die Sam melschienen herangerückt ist und der metallene Druckluftzylinder des Sammelschienentrennschalters als Teil der Verbindungsleitung zwischen einer Sam melschiene und einem Pol des Leistungsschalters dient.
Diese Anordnung ergibt im Vergleich mit einer Anlage, bei der die Anlageteile teilweise gekapselt sind, eine erhebliche Raumersparnis. Ausführungs beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung Fig. 1 bis 10 schematisch dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 1 eine Innenraumschaltanlage mit einem Sammelschie- nensystem. In den Fig. 2a bis c sind Einzelheiten der Sammelschienen und der Trennschalter dar gestellt.
Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Kap- selung der Sammelschienen und der Sammelschienen trennschalter und schliesslich ist in Fig. 4 eine zwei reihige Anlage mit zwei Sammelschienensystemen dargestellt. Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform mit ringförmig gestaltetem Ende des Trennschalter gehäuses, Fig. 6 eine Abwandlung, bei der die Ab messungen unter Zuhilfenahme einer Teilisolierung weiter verkleinert sind.
Die Fig. 7 zeigt die Aus bildung eines scheibenförmigen Stützisolators mit darin spiralförmig angeordneter Druckluftzuleitung zur Verlängerung des Kriechweges. An Hand der Fig. 8 wird das Problem des Überschlags an der Spitze des Trennmessers erläutert und die Fig. 9, 10 stellen Lösungen für diesen Fall dar.
In Fig. 1 sind mit 1 die Sammelschienen eines Drehstromsystems bezeichnet, wobei jede Phase für sich in einem Behälter von rundem oder quadrati schem Querschnitt gekapselt ist. Unterhalb der Sam melschienen sind die Sammelschienentrennschalter 2 angeordnet, und zwar so, dass der dafür vorgesehene Behälter nicht über den für die Sammelschienen- kapselung b--nötigten Raum hinausragt.
Der angedeu tete Schaltstift der Trennschalter kann in Verbin dung gebracht werden mit einem Trennschaltergegen- kontakt 4, der auf einem Leistungsschalter 3 der üblichen Bauart angebracht ist. Dieser Leistungs schalter besitzt blanke Kontaktstellen. Zu der An lage gehört schliesslich ein Wandler 5 und eine Hochspannungsdurchführung 6.
Einzelheiten in der Ausführung der Sammelschie nen und der Sammelschienentrennschalter sind aus den Fig. 2a bis 2c ersichtlich. Die Sammelschienen sind hier der Übersicht halber mit ihren Phasen bezeichnungen R, S, T versehen. Bei der Anordnung nach Fig. 2a ist ein Schnitt durch die Anordnung geführt, und zwar an der Stelle, an der sich die Ab zweigung von der Sammelschiene R zum Sammel- schienentrennschalter befindet. Die Sammelschiene R ist mit dem Sammelschienentrennschalter in einem gemeinsamen Gehäuse 10 gekapselt.
Von der Sam melschiene R führt eine Zuleitung 11 zu dem Trenn schalter. Der zugehörige Druckluftzylinder für die Trennschalterbetätigung ist mit 12 bezeichnet. Der angedeutete Schaltstift des Trennschalters kommt mit dem feststehenden Gegenkontakt 4 in Verbindung.
Die Fig. 2b zeigt einen Schnitt durch die Sam melschienenanordnung an der Stelle, an der sich die Abzweigung von der Sammelschiene S zu dem zu gehörigen Trennschalter befindet. Wiederum ist die Sammelschiene und der Trennschalter in einem ge meinsamen Gehäuse 13 gekapselt. Von der Sammel- schiene S führt eine Zuleitung 14 zu dem Trenn schalter, dessen Druckluftzylinder mit 15 bezeichnet ist. Der angedeutete Trennschalterstift arbeitet mit dem Gegenkontakt 4 der entsprechenden Phase zu sammen.
Schliesslich zeigt die Fig. 2c einen Schnitt durch die Sammelschienenanordnung an der Stelle, an der sich die Abzweigung für den Trennschalter der Phase T befindet. Wiederum ist die Sammelschiene mit dem Trennschalter in einem gemeinsamen Ge häuse 16 gekapselt. Von der Sammelschiene T führt eine Zuleitung 17 zu dem Trennschalter, dessen Druckluftzylinder mit 18 bezeichnet ist. Der Schalt stift arbeitet mit dem Gegenkontakt 4 der entspre chenden Phase zusammen.
Man erkennt, dass durch die Verwendung der Druckluftzylinder als Stromverbindungsleitung zwi schen den Sammelschienenleitern und den Sammel- schienentrennern eine besonders raumsparende An ordnung erzielt wird. Wesentlich in diesem Zusam menhang ist die Tatsache, dass die Verbindung zwi schen der Sammelschienenphase R und ihrem Trenn schalterantrieb an einer anderen Stelle angeordnet ist als die Verbindung zwischen der Sammelschienen phase S und dem ihr zugeordneten Druckluftantrieb. Die Fig. 2c zeigt z.
B. die Lage der erwähnten Ver bindung für die ganz links liegende Drehstromphase.
Durch diese verschiedenartige Lage der Verbin dungsleitung zwischen den Sammelschienen und den Sammelschienentrennschaltern ist es möglich gewor den, den Hauptteil der drei Sammelschienentrenn- schalter in der Raumbreite unterzubringen, die für die drei Sammelschienenphasen gebraucht wird.
Aus diesen Überlegungen geht hervor, dass der metallene Druckluftzylinder der Sammelschienentren- ner als Verbindungsleitung zwischen einer Sammel schiene und einem Pol des Leistungsschalters ver wendet wird.
Bei der Betrachtung der Fig. 2 könnte eingewen det werden, dass der Abstand zwischen dem Trenn messer und dem das Trennmesser einhüllenden Ge häuse 10, 13, 16 im Verhältnis zu dem Abstand zwischen Trennmesser und Gegenkontakt 4 im ge öffneten Zustand des Trenners unzulässig klein dar gestellt ist.
Hierzu ist zu sagen, dass bei der blanken, nicht isolierten Bauform ebenso wie bei der teil isolierten Bauform der Rand des Gehäuses (Aus trittsstelle) in besonderer Weise ausgebildet werden kann, um die Feldstärke zwischen Trennmesser und Gehäusewand in zulässigen Grenzen zu halten, wo bei zu bedenken ist, dass der Abstand zwischen Trennmesser und geerdeter Gehäusewand nur für die einfache Spannungssicherheit ausgelegt werden muss, während der Abstand zwischen Trennmesser und Gegenkontakt für die erhöhte Prüfspannung bemessen werden muss, um den Sicherheitsansprii- chen für den Fall von Arbeiten hinter dem geöffneten Trenner zu entsprechen.
Weiterhin geht aus den Fig. 1 und 2 hervor, dass die Sammelschienen und die Sammelschienentrenn- Schalter konzentrisch koaxial in einem Metallgehäuse von rundem oder quadratischem Querschnitt unter gebracht sind. Eine derartige raumsparende Bau weise kann, was die Isolationsfragen anbetrifft, in verschiedener Weise ausgeführt werden. Die ein fachste Form besteht darin, dass Sammelschienen und Verbindungsleitungen sowie die Trennmesser blank, d. h. nicht isoliert, in ihren Gehäusen, die die Aufgabe der Kapselung der elektrischen Anlage haben, untergebracht sind. Eine derartige Schalt anlage mit blanken Sammelschienenverbindungslei- tungen und Trennschaltern ist ohne weiteres aus führbar.
Sie nimmt aber verhältnismässig grossen Raum in Anspruch, der aber geringer ist als der Raum, den eine andere, sogenannte offene, nicht gekapselte Schaltanlage erfordert.
Der Grund für die geringen Anlageabmessungen besteht im vorliegenden Fall in der speziellen Aus bildung der Sammelschienenleiter und- trennschalter. Diese liegen in Form von Rundleitern bzw. in Form von runden Geräteteilen innerhalb von praktisch runden, geerdeten Metallgehäusen. Es ist bekannt, dass die elektrischen Feldverhältnisse derartiger, ko axialer, zylindrischer Anordnungen besonders günstig sind und dies ist der Grund, warum eine solche ge- kapselte Anlage mit blanken, runden Schienen- und Geräteteilen klein gebaut werden kann.
Eine Wahlausführung Fig. 3 besteht darin, dass die Sammelschienen, die Verbindungsleitungen und die Trennmesser teilisoliert in ihren Gehäusen unter gebracht sind. Der Begriff der Teilisolierung ist ein gangs erläutert. Jedes Geräteteil ist mit einer Iso lationsschicht umgeben. Dasselbe gilt für die Innen wandungen des geerdeten metallenen Gehäuses und zwischen den auf diese Weise isolierten Anlageteilen sind zusätzliche Luftschichten zur Durchführung der Isolierung vorgesehen, durch deren Anordnung in bekannter Weise isolationstechnische Aufgaben ge löst werden. Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Sammelschienenanordnung an der Stelle, an der sich die Abzweigung von der Phase R zum Trenn schalter befindet.
Wie schon bei der Anordnung nach Fig. 2a, ist die Sammelschiene R und der Trenn schalter von einem gemeinsamen Gehäuse 10 um kapselt. An der Innenseite der Gehäusewand befindet sich eine Isolierschicht 20. Auch der Druckluft antrieb des Trennschalters ist mit einer Isolierschicht 21 umhüllt.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfin dung ist von Wichtigkeit, dass das Schaltende des Trennmessers und der dazugehörige am Leistungs- schalteranschluss befindliche Gegenkontakt des Trennschalters ausserhalb der Kapselung der Anlage, d. h. im freien Raum, angeordnet sind. Dies zeigen die Fig. 1, 2, 3.
Aus den Figuren geht ausserdem hervor, dass bei der erfindungsgemässen Anordnung die Verbindungsleitung zwischen einer Sammel schiene und dem Druckluftzylinder des dazugehöri gen Sammelschienentrennschalters die kürzest mög liche Verbindung zwischen den beiden Anlageteilen darstellt, und für sämtliche drei Sammelschienen des Drehstromsystems gleich lang ist.
Bei der Bauform der Anlage nach dem Erfin dungsgedanken für den Fall der Anwendung der Teilisolierung der Sammelschienen, Verbindungslei tungen und der Sammelschienentrenner ergeben sich besondere Vorteile, wenn der am blanken Leistungs schalter befestigte Gegenkontakt 4 teilisoliert aus gebildet wird. Die Einzelheiten dieser Teilisolierung gehen aus Fig. 3 hervor. Die blanken Teile des Ge genkontaktes sind mit einer Teilisolationsschicht 22 umgeben. Eine Ausnahme macht die Anschlussstelle 23, da an dieser Stelle der Stromübergang erfolgt.
Die Anschlussstelle ist aber in solcher Weise durch eine vorgeschobene, teilisolierte Ringelektrode ab geschirmt, dass sie in bezug auf die Gegenelektrode in Form der Trennmesserspitze sowie gegen geerdete Anlageteile in bekannter Weise teilisoliert wirkt. Die Fig. 3 lässt auch erkennen, dass mit Hilfe eines be kannten Teilisolationsendabschlusses 24 der teiliso lierte Gegenkontakt vom blanken Leistungsschalter isolationstechnisch abgetrennt ist.
Wenn das Breitenmass der Gesamtanlage (Fig. 1) vermindert werden soll, kann man sich auch ent schliessen, die Gerätekombination, bestehend aus den Sammelschienen und den Sammelschienentrennschal- tern, nicht horizontal, sondern lotrecht im Raum anzuordnen. In Fig. 4 ist eine Schaltanlagenanord- nung nach dem Erfindungsgedanken für eine zwei reihige Schaltanlage mit Doppelsammelschienen dar gestellt. Die Fig. 4 zeigt, dass die Leistungsschalter 40, 41 in zwei Reihen aufgestellt sind.
Jeder Lei stungsschalter trägt Gegenkontakte 42, 43 für die Sammelschienentrennschalter, und zwar sind es jetzt in jedem Falle zwei übereinanderliegende Kontakte, weil zwei Sammelschienensysteme vorhanden sind. Die Sammelschienensysteme selbst sind an der Decke hängend oder an einem Portal angebracht und mit den Phasenbezeichnungen R1, S1, T1 bzw. R2, S2, T2 versehen. Sämtliche Sammelschienen liegen in einer horizontalen Ebene.
Unterhalb der Sammelschienen systeme befinden sich die Behälter 44 und 45. Jeder Behälter enthält zwei Sammelschienentrennschalter, deren Schaltstifte nach links bzw. rechts hinaus bewegbar sind, um die Verbindung mit den Gegen kontakten 42, 43 herzustellen.
An einem Kontakt des Leistungsschalters 40 kann noch ein weiterer Gegenkontakt für einen Ab zweigtrennschalter befestigt sein, der in einem Ge häuse 46 untergebracht ist. Dieses Gehäuse ist lot recht hängend an der Decke angebracht, so dass auf diese Weise die ohnehin notwendige Gebäudehöhe ausgenutzt wird. In Verbindung mit dem Trenn schaltergehäuse 46 können Wandler 47 angebracht sein.
Bei einer solchen Anordnung eines koaxia len zylindrischen Sammelschienentrennschalters am übergang von der gekapselten Teilen einer nur teil weise in einem Gehäuse untergebrachten, teilweise ausserhalb des Gehäuses angeordneten Hochspan- nungsschaltanlage werden besonders kleine Abmes sungen dadurch erreicht, dass das Ende des Trenner- gehäuses ringförmig bzw. trompetenartig ausgebildet ist.
Ausführungsbeispiele hierfür sind in Fig. 5, 6, 7 der Zeichnung schematisch dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 5 den allgemeinen Aufbau einer Anlage die ser Art, Fig. 6 eine Abwandlung, bei der die Ab messungen unter Zuhilfenahme einer Teilisolierung weiter verkleinert sind. Die Fig. 7 schliesslich zeigt die Ausbildung eines Scheibenstutzers mit darin spi ralförmig angeordneter Druckluftzuleitung zur Ver längerung des Kriechweges.
Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Sammel schienen der Phasen R, S, T, wobei jeder Sammel- schienenleiter für sich in einem Gehäuse gekapselt ist. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt an der Stelle, an der sich die Abzweigung von der Sammelschienen phase R zu dem zugehörigen Sammelschienentrenn- schalter befindet. Das Trennmesser 50 kann mit einem Gegenkontakt 51 in Verbindung gebracht werden, der an dem Leistungsschalter angebracht ist. Die Sammelschiene der Phase R und der Sam melschienentrennschalter sind in einem gemeinsamen Gehäuse 52 untergebracht.
Der Trenner 53 ist lei tend mit der Sammelschienenphase R verbunden. Die Zeichnung zeigt, dass an der Stelle x der Durch messer des Trennschaltergehäuses besonders klein ausgeführt werden kann. Am rechten Ende des Ge häuses befindet sich eine Öffnung zum Austritt des Trennmessers 50. Der Rand des Gehäuses ist an dieser Stelle wulstförmig gestaltet. Im Gehäuse selbst befinden sich nur schematisch angedeutete Scheiben stutzer 54, 55, die den Trenner 53 tragen.
In diesen Scheibenstutzern liegen die Druckluftzuleitungen 56 bzw. 57, von denen später noch gesprochen wird.
Durch die wulstförmige bzw. ringförmige Aus bildung des Endes 58 der Trennschalterkapselung 52 wird erzielt, dass die Feldstärke hier auf dem gleichen Wert gehalten werden kann wie auf dem als Rund leiter ausgebildeten Trenner 53. Durch diese erfin dungsgemässe Ausbildung des Gehäuseendes wird der Durchmesser der Trennerkapselung auf ein Minimum herabgesetzt.
Die Erfindung ist aber nicht nur auf die Aus bildung des Endes eines koaxialen Trennergehäuses beschränkt. Vielmehr kann auch beispielsweise das Ende des koaxialen Sammelschienengehäuses ring förmig bzw. wulstförmig ausgebildet werden, wenn es sich darum handelt, den Phasenleiter aus der Kapselung heraustreten zu lassen und ungekapselt weiterzuführen.
Eine ähnliche Wirkung kann man durch eine andere Ausführungsform erzielen, und zwar dadurch, dass man die Kanten der Trennschalterkapselung trompetenartig nach aussen aufweitet. Eine solche Ausführung hat aber den Nachteil, dass der Aussen durchmesser des Trennergehäuses an dieser Stelle unerwünscht gross wird.
Der kleinste Durchmesser wird erreicht, wenn der Trennschalter nicht blank, sondern teilisoliert ausgebildet ist. Es werden dann die Innenwandungen des Trennschaltergehäuses und der Trennschalter selbst einschliesslich des Trennerschaftes und der Trennerspitze mit einer Teilisolation versehen. Der Begriff der Teilisolierung ist bekannt.
Die Teilisolie rung einer Geräteanordnung besteht darin, dass die beiden auf verschiedenen Spannungspotentialen lie genden Anlageteile mit einer verhältnismässig dünnen Isolationsschicht versehen werden, wobei zwischen den in dieser Weise teilisolierten Anlageteilen eine zusätzliche Luftschicht vorgesehen wird, die mehr fach dicker ist als die Isolierschichten. Durch diese Kombination von fester Isolation und Luft wird eine erhebliche elektrische Entlastung der festen Isolier stoffe erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel eines in dieser Weise ab gewandelten Trennschaltergehäuses zeigt die Fig. 6. Wiederum sind die drei Sammelschienenphasen R, S, T dargestellt, wobei aber jetzt jeder Phasenleiter in der angegebenen Weise mit einer Isolierschicht umhüllt ist. Auch das Gehäuse 60 trägt an seiner Innenseite eine Isolierschicht 61. Ferner ist der Tren- ner 62 mit einer Isolierschicht 63 umhüllt, die auch die Zuleitung zur Sammelschienenphase R einhüllt.
Die am rechten Ende des Trennschaltergehäuses be findliche öffnung für den Austritt des Trennmessers 64 ist in diese Isolierung mit einbezogen, und zwar ist auch die Wulst 65 mit Isolierstoff umhüllt. Der Trenner 62 ist, wie schon früher erwähnt, auf Scheibenstutzern 66, 67 gelagert und die Druckluft zuleitungen 68 bzw. 69 sind im Innern der Schei benstutzer geführt.
Durch die Teilisolierung des Trenneis 62 einer seits und des Gehäuses 60 anderseits wird erreicht, dass die Abmessungen für die Kapselung im Ver gleich zu der Anordnung nach Fig. 5 erheblich vermindert werden können. Diese Verhältnisse gehen aus dem Grössenvergleich der Fig. 5 und 6 hervor.
Derartige in einem Gehäuse koaxial angeordnete Trenner wird man zweckmässig mit Druckluftantrieb versehen. Im Zusammenhang mit der Zuführung der Steuerluft für einen solchen Trennschalter ergeben sich aber besondere Schwierigkeiten: Der Abstand zwischen der Kapselung 60 und dem Trennerschaft 62 in Fig. 6 ist durch die erwähnten Massnahmen sehr gering.
Es besteht nun hinsichtlich der Zufüh rung der Steuerluft die Aufgabe, zwischen dem Tren- nerschaft 62, der auf Hochspannungspotential steht, und der Wand der Kapselung 60, die sich auf Erd potential befindet, einen ausreichend langen Kriech weg zu schaffen, ohne den gewonnenen kleinen Aussendurchmesser der Kapselung wieder vergrössern zu müssen.
Eine vorteilhafte Massnahme besteht darin, dass die Druckluftzuleitungen 68 und 69 innerhalb der ohnehin erforderlichen scheibenförmigen Stützisola toren 66, 67 untergebracht werden. Dies kann aber in manchen Fällen zu kurze Kriechwege ergeben. Deshalb können nach einer weiteren Ausführungs form der die Druckluftleitungen innerhalb der schei- benförmigen Stützisolatoren in Form einer Spirale verlaufen, wie dies die Fig. 7 zeigt.
Die Fig. 7 stellt den Schnitt durch einen scheibenförmigen Stützisola tor an der Stelle A-B in Fig. 6 dar. Auf diese Weise ergibt sich längs des spiralig verlaufenden Luftkanals ein ausreichend langer Kriechweg. Allerdings muss die spiralförmig verlaufende Druckluftleitung nicht immer innerhalb des scheibenförmigen Stützisolators untergebracht sein. Vielmehr kann eine solche spiral förmige Leitung aus Kunststoff auch frei durch den Raum zwischen Gehäusewand und Trennerschaft ge führt werden. Auf diese Weise wird eine erhebliche Vergrösserung des Kriechweges längs der Innenwan dungen der Druckluftleitung erreicht.
Schliesslich ist noch eine besondere Massnahme notwendig, um die Druckluft am Ende des Druck luftantriebszylinders in diesem Zylinder einströmen zu lassen, denn wie die Fig. 5 zeigt, befindet sich der scheibenförmige Stützkörper 55 unter Umständen nicht am Ende des erwähnten Zylinders. Für diesen Fall kann ein weiteres Zylinderstück vorgesehen sein, in dem die Druckluftleitung endigt und mit dessen Hilfe die Steuerluft zum Ende des Zylinders umgeleitet wird.
Bei den vorgeschlagenen Lösungen ergeben sich aber Schwierigkeiten in dem Fall, wenn an dem Leistungsschalter Reinigungs- oder überholungs- arbeiten ausgeführt werden sollen, während das Trennmesser unter Spannung bleibt. Die Schwierig keit besteht darin, dass das Abdecken der spannungs führenden Trennermesserspitze durch den Betriebs mann nicht gefahrlos möglich ist.
Daher wird nach einer Weiterbildung der Erfin dung das Ende des Trennermessers in die Kapselung der Schaltanlage hineinverlegt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die unter Spannung verbleibende Spitze des ausgeschalteten Trennermessers auf einfache Weise durch geerdete Anlageteile gefahrlos abgedeckt werden kann, wie weiter unten noch erläutert wird.
Wenn man nun die Trennermesserspitze in die Kapselung der Schaltanlage hineinverlegt, ergeben sich allerdings neue Schwierigkeiten bezüglich der Überschlagsfestigkeit zwischen dem Fugenende und den inneren Wandungen der Kapselung. An Hand der Fig. 8 soll das näher erläutert werden.
Die Fig. 8 stellt eine in wenigen Punkten ergänzte Wiederholung der Fig. 3 dar. Bei dieser Anordnung ragt die Spitze des Trennermessers aus der Kapselung heraus, eine Anordnung, die konstruktiv verhältnis mässig wenig Schwierigkeiten macht. In diesem Zu sammenhang spielt die Spannungsfestigkeit von Fu gen, die an der Spitze des Trennermessers vorhanden sind, eine Rolle. Es wurden in die Fig. 8 die Pfeile 81 und 82 eingezeichnet.
Der Pfeil 81 kennzeichnet den Spannungsabstand der teilisolierten Trennerspitze gegenüber den teilisolierten Wandungen der Kapse- lung. Die Länge dieses Überschlagweges ist verhält nismässig kurz, aber da das Trennermesser an dieser Stelle teilisoliert ist und auch die erwähnten Wan- dungen teilisoliert ausgebildet sind, reicht die ver hältnismässig kurze Schlagweite aus.
In der Nähe der Trennerspitze ist an der mit 83 bezeichneten Stelle eine elektrische Fuge vorhanden, d. h. um die einzelnen Teile der Trennerspitze ge geneinander bewegen zu können, sind zylindrische Spalte vorhanden, die in ihrem Innern zu blanken Trenneranschlussteilen führen. Mit Rücksicht auf die geringere überschlagssicherheit dieser Spalte ist der Überschlagsweg, der durch den Pfeil 82 gekenn zeichnet ist, grösser bemessen als der Überschlagsweg, der durch den Pfeil 81 gekennzeichnet ist.
Diese Schwierigkeiten lassen sich beheben, in dem man den Durchmesser der Trennerkapselung vergrössert. Um aber bei unverändertem Durchmesser der Trennerkapselung 90 trotzdem die nötige über schlagsfestigkeit zu erreichen, ist über der Spitze des Trennermessers eine Isolierstoffhülse 91 an geordnet, die die Verlängerung der Teilisolations schicht des Druckluftzylinders bildet und mit ihr fugenlos verbunden ist, wie aus Fig. 9 hervorgeht.
Der Pfeil 92 lässt erkennen, dass durch Anordnung dieses Isolierstoffzylinders der überschlagsweg zwi schen dem Fugenpunkt 93 und den Wandungen 94 vergrössert ist. Durch Versuche wurde ermittelt, dass auf diese Weise die Schwierigkeiten im Zusammen hang mit dem Hineinverlegen der Trennerspitze in die Kapselung der Schaltanlage behoben werden kön nen.
Anstelle des Zurückverlegens der Trennerspitze kann auch nach einer Weiterentwicklung der Erfin dung die Teilisolationsschicht der geerdeten Kapse- lung des Trenners in Richtung auf dessen Gegen kontakt 95 verlängert werden, oder es können auch beide Massnahmen getroffen werden. Auch auf diese Weise wird der überschlagsweg eines Entladungs kanals aus der Fuge 93 vergrössert.
Um den Betriebsmann bei Arbeiten am Lei- stungsschalteranschluss 95 vor der unter Spannung stehenden Trennerspitze zu schützen, wird weiter vorgeschlagen, dass mit Hilfe einer geerdeten Ab schlusswand 96 der unter Spannung verbleibende Raum zuverlässig abgeschlossen wird, wie das Fig. 10 zeigt. Um dieses zu erreichen, ist gemäss einer Wei terbildung der Erfindung ausser der geerdeten Kap- selung 90 ein in Pfeilrichtung 97 verschiebbarer geerdeter Metallzylinder 98 vorhanden.
Extra high voltage switchgear It has already been proposed that the dimensions of switchgear for high voltage by encapsulation or encapsulation and isolation of all Licher devices compared with the dimensions of so-called open switchgear, in which all devices and lines blank, d. H. are not encapsulated and not designed to be isolated, to reduce considerably Lich. A distinction is made between encapsulated, fully insulated switchgear and encapsulated, partially insulated switchgear. Under full insulation is meant that z.
B. the busbars are covered with solid insulating material of such a thickness that this insulating material alone absorbs the full operating or test voltage to earth, such. B. with a cable. The greatest space saving results from the fully insulated high-voltage switchgear, which is constructed using very high-quality solid insulating materials. Partial insulation means that the insulation against earth consists partly of solid insulating material and partly of air. The busbars are therefore covered with a layer of solid insulating material that is not sufficient for the full operating or test voltage, so that additional air gaps must exist.
Although this design requires larger dimensions than with full insulation, any air inclusions within the solid insulating layer are far less dangerous.
In order to be able to take advantage of the encapsulation, although the busbars and Lei line guides are encapsulated or encapsulated and insulated, the circuit breakers, however, open, d. H. are equipped with bare device parts and in particular with bare line connections, there is a possibility of changing over from the encapsulated system parts to the bare circuit breaker by using a bushing. One part of this bushing is inside the encapsulated system, consisting of a busbar, line connections and isolating switch, the other part of the bushing is outside the encapsulation.
d. H. in free space, and has bare connections which are firmly connected to the bare parts of the circuit breaker in the usual way. The disadvantage of this arrangement is that a circuit breaker and a implementation must be arranged one behind the other.
It has also already been proposed to assemble encapsulated busbars with bare circuit breakers in a space-saving manner in such a way that the circuit breakers can be withdrawn, i.e. H. be equipped with entry and exit contacts; the disconnectors of the system, in particular the busbar disconnectors, can be saved, and the problems associated with their encapsulation or encapsulation and insulation do not arise at all.
The invention relates to an extra-high voltage switchgear in which encapsulated busbars with encapsulated busbar disconnectors are connected with power switches, parts of which are bare.
According to the invention, the arrangement is made so that the three phase conductors of a three-phase busbar system are arranged next to each other in one plane and the compressed air drive part of the busbar disconnector is placed in the area of the busbars, the circuit breaker being moved up to the isolating distance of the disconnector on the busbars and the metal compressed air cylinder of the busbar disconnector serves as part of the connection line between a busbar and a pole of the circuit breaker.
This arrangement results in a considerable saving of space in comparison with a system in which the system parts are partially encapsulated. Embodiment examples of the invention are shown in the drawing FIGS. 1 to 10 schematically. 1 shows an indoor switchgear with a busbar system. In Figs. 2a to c details of the busbars and the disconnector are provided.
FIG. 3 shows a modification of the encapsulation of the busbars and the busbar disconnector, and finally, FIG. 4 shows a two-row system with two busbar systems. Fig. 5 shows an embodiment with a ring-shaped end of the circuit breaker housing, Fig. 6 shows a modification in which the measurements from are further reduced with the aid of a partial insulation.
Fig. 7 shows the formation of a disc-shaped post insulator with a compressed air supply line arranged in a spiral to extend the creepage distance. The problem of the rollover at the tip of the cutting knife is explained with reference to FIG. 8 and FIGS. 9, 10 represent solutions for this case.
In Fig. 1, 1 denotes the busbars of a three-phase system, each phase being encapsulated in a container of round or square cross-section. The busbar disconnectors 2 are arranged below the busbars, in such a way that the container provided for this does not protrude beyond the space required for the busbar encapsulation b -.
The indicated switching pin of the disconnector can be brought into connection with a disconnector mating contact 4 which is attached to a circuit breaker 3 of the usual type. This circuit breaker has bare contact points. Finally, the system includes a converter 5 and a high-voltage bushing 6.
Details in the execution of the busbars and the busbar disconnector are shown in FIGS. 2a to 2c. For the sake of clarity, the busbars are given their phase designations R, S, T. In the arrangement according to FIG. 2a, a section is made through the arrangement, specifically at the point at which the branch from the busbar R to the busbar disconnector is located. The busbar R is encapsulated with the busbar disconnector in a common housing 10.
From the collecting rail R, a lead 11 leads to the isolating switch. The associated compressed air cylinder for operating the disconnector is labeled 12. The indicated switching pin of the disconnector comes into contact with the stationary mating contact 4.
Fig. 2b shows a section through the Sam melbars arrangement at the point where the junction from the busbar S to the associated disconnector is located. Again, the busbar and the disconnector are encapsulated in a common housing 13. A feed line 14 leads from the busbar S to the isolating switch, the compressed air cylinder of which is denoted by 15. The indicated disconnector pin works together with the mating contact 4 of the corresponding phase.
Finally, FIG. 2c shows a section through the busbar arrangement at the point where the branch for the phase T disconnector is located. Again, the busbar with the disconnector is encapsulated in a common housing 16. A feed line 17 leads from the busbar T to the isolating switch, the compressed air cylinder of which is designated by 18. The switching pin works with the mating contact 4 of the corre sponding phase.
It can be seen that a particularly space-saving arrangement is achieved by using the compressed air cylinder as a power connection line between the busbar conductors and the busbar isolators. What is essential in this context is the fact that the connection between the busbar phase R and its isolating switch drive is arranged at a different point than the connection between the busbar phase S and the compressed air drive assigned to it. Fig. 2c shows, for.
B. the location of the above-mentioned connection for the three-phase phase on the far left.
This different position of the connecting line between the busbars and the busbar disconnectors made it possible to accommodate the main part of the three busbar disconnectors in the space required for the three busbar phases.
From these considerations it can be seen that the metal compressed air cylinder of the busbar disconnector is used as a connection line between a busbar and a pole of the circuit breaker.
When looking at Fig. 2, it could be argued that the distance between the separating knife and the housing 10, 13, 16 enveloping the separating knife is impermissibly small in relation to the distance between the separating knife and mating contact 4 in the open state of the separator is posed.
It should be said that with the bare, non-insulated design as well as with the partially insulated design, the edge of the housing (exit point) can be designed in a special way in order to keep the field strength between the cutting knife and the housing wall within permissible limits, where at It should be noted that the distance between the disconnection knife and the earthed housing wall only has to be designed for simple voltage safety, while the distance between the disconnection knife and mating contact must be dimensioned for the increased test voltage in order to meet the safety requirements in the event of work behind the open disconnector correspond to.
Furthermore, it can be seen from FIGS. 1 and 2 that the busbars and the busbar disconnection switch are placed concentrically coaxially in a metal housing of round or square cross-section. Such a space-saving construction, as far as the insulation issues are concerned, can be carried out in various ways. The simplest form is that busbars and connecting lines as well as the disconnecting knife are bare, i. H. not isolated, are housed in their housings, which have the task of encapsulating the electrical system. Such a switchgear with bare busbar connecting lines and disconnectors can easily be implemented.
However, it takes up a relatively large amount of space, which is less than the space required by another, so-called open, non-encapsulated switchgear.
In the present case, the reason for the small system dimensions is the special design of the busbar conductors and disconnectors. These are in the form of round conductors or in the form of round device parts within practically round, earthed metal housings. It is known that the electrical field conditions of such coaxial, cylindrical arrangements are particularly favorable and this is the reason why such an encapsulated system with bare, round rail and device parts can be built small.
One embodiment of FIG. 3 consists in that the busbars, the connecting lines and the cutting blades are partially insulated in their housings. The concept of partial insulation is explained at the outset. Each part of the device is surrounded by an insulation layer. The same applies to the inner walls of the grounded metal housing and between the system parts insulated in this way, additional layers of air are provided for performing the insulation, by arranging them in a known manner, insulation-related tasks are solved. Fig. 3 shows a section of the busbar arrangement at the point where the junction from the phase R to the disconnector is located.
As with the arrangement according to FIG. 2a, the busbar R and the isolating switch is encapsulated by a common housing 10. An insulating layer 20 is located on the inside of the housing wall. The compressed air drive of the disconnector is also covered with an insulating layer 21.
In connection with the present invention, it is important that the switching end of the disconnection knife and the associated mating contact of the disconnector located on the circuit breaker connection outside the enclosure of the system, i.e. H. in free space. This is shown in FIGS. 1, 2, 3.
The figures also show that in the arrangement according to the invention, the connection line between a busbar and the compressed air cylinder of the associated busbar disconnector represents the shortest possible connection between the two system parts, and is the same length for all three busbars of the three-phase system.
In the design of the system according to the inven tion thought for the case of the application of the partial insulation of the busbars, connection lines and the busbar separator, there are particular advantages if the mating contact 4 attached to the bare circuit breaker is formed partially isolated from. The details of this partial insulation emerge from FIG. 3. The bare parts of the counter contact are surrounded by a partial insulation layer 22. The junction 23 is an exception, since the current transfer takes place at this point.
The connection point is, however, shielded by an advanced, partially insulated ring electrode in such a way that it is partially insulated in a known manner with respect to the counter electrode in the form of the cutting blade tip and against grounded system parts. Fig. 3 also shows that with the help of a known partial insulation termination 24 of the Teiliso profiled counter contact is separated from the bare circuit breaker insulation.
If the width of the entire system (Fig. 1) is to be reduced, you can also decide to arrange the device combination, consisting of the busbars and the busbar disconnectors, not horizontally, but vertically in the room. 4 shows a switchgear arrangement based on the concept of the invention for a two-row switchgear with double busbars. 4 shows that the circuit breakers 40, 41 are set up in two rows.
Each power switch Lei carries mating contacts 42, 43 for the busbar disconnector, and indeed there are now two superimposed contacts in each case because two busbar systems are available. The busbar systems themselves are suspended from the ceiling or attached to a portal and have the phase designations R1, S1, T1 or R2, S2, T2. All busbars are in a horizontal plane.
The containers 44 and 45 are located below the busbar systems. Each container contains two busbar disconnectors, the switching pins of which can be moved to the left or right in order to establish the connection with the counter contacts 42, 43.
At one contact of the circuit breaker 40, another mating contact for a branch circuit breaker can be attached, which is housed in a housing 46 Ge. This housing is attached to the ceiling so that it is hanging from the ceiling, so that the building height, which is necessary anyway, is used. In connection with the isolating switch housing 46, converters 47 can be attached.
With such an arrangement of a coaxial, cylindrical busbar disconnector at the transition from the encapsulated parts of a high-voltage switchgear that is only partially housed in a housing and partially arranged outside the housing, particularly small dimensions are achieved by making the end of the disconnector housing ring-shaped or Is designed like a trumpet.
Exemplary embodiments for this are shown schematically in FIGS. 5, 6, 7 of the drawing. 5 shows the general structure of a system of this type, FIG. 6 shows a modification in which the measurements are further reduced with the aid of partial insulation. Finally, FIG. 7 shows the formation of a disc support with a compressed air supply line arranged in a spiral shape therein to extend the creepage distance.
5 shows a section through the busbars of phases R, S, T, with each busbar conductor being encapsulated in a housing. The drawing shows a section at the point where the junction from the busbar phase R to the associated busbar disconnector is located. The disconnection knife 50 can be brought into connection with a mating contact 51 which is attached to the circuit breaker. The busbar of phase R and the busbar disconnector are housed in a common housing 52.
The disconnector 53 is connected to the busbar phase R lei tend. The drawing shows that the diameter of the disconnector housing can be made particularly small at point x. At the right end of the Ge housing there is an opening for the exit of the cutting knife 50. The edge of the housing is designed in a bead shape at this point. In the housing itself there are only schematically indicated disks stutzer 54, 55, which carry the separator 53.
The compressed air supply lines 56 and 57, which will be discussed later, are located in these disk supports.
The bead-shaped or ring-shaped formation of the end 58 of the disconnector enclosure 52 ensures that the field strength can be kept at the same value here as on the disconnector 53, which is designed as a round conductor. This inventive design of the housing end increases the diameter of the disconnector encapsulation reduced to a minimum.
The invention is not limited to the formation of the end of a coaxial isolator housing from. Rather, for example, the end of the coaxial busbar housing can also be designed to be ring-shaped or bead-shaped when it is a matter of letting the phase conductor emerge from the encapsulation and continuing it in an unencapsulated manner.
A similar effect can be achieved with a different embodiment, namely by widening the edges of the isolating switch enclosure outwards in the manner of a trumpet. However, such an embodiment has the disadvantage that the outer diameter of the isolator housing is undesirably large at this point.
The smallest diameter is achieved when the disconnector is not bare but is partially insulated. The inner walls of the disconnector housing and the disconnector itself, including the disconnector shaft and the disconnector tip, are then provided with partial insulation. The concept of partial insulation is well known.
The partial insulation of a device arrangement consists in that the two parts of the system, which are at different voltage potentials, are provided with a relatively thin layer of insulation, with an additional layer of air being provided between the parts of the system that are partially insulated in this way, which is several times thicker than the insulating layers. This combination of solid insulation and air significantly reduces the electrical load on the solid insulating materials.
An embodiment of a disconnector housing modified in this way is shown in FIG. 6. Again, the three busbar phases R, S, T are shown, but each phase conductor is now covered in the manner indicated with an insulating layer. The housing 60 also has an insulating layer 61 on its inside. In addition, the isolator 62 is enveloped with an insulating layer 63 which also envelops the lead to the busbar phase R.
The opening at the right end of the disconnector housing for the exit of the disconnection knife 64 is included in this insulation, namely the bead 65 is also encased with insulating material. The separator 62 is, as mentioned earlier, mounted on disk supports 66, 67 and the compressed air supply lines 68 and 69 are guided inside the disk users.
The partial insulation of the separator 62 on the one hand and the housing 60 on the other hand means that the dimensions for the encapsulation can be considerably reduced compared to the arrangement according to FIG. 5. These relationships emerge from the size comparison of FIGS. 5 and 6.
Such separators arranged coaxially in a housing are expediently provided with a compressed air drive. In connection with the supply of the control air for such a disconnector, however, particular difficulties arise: the distance between the encapsulation 60 and the disconnector shaft 62 in FIG. 6 is very small due to the measures mentioned.
With regard to the supply of the control air, there is now the task of creating a sufficiently long creep away between the separator shaft 62, which is at high voltage potential, and the wall of the enclosure 60, which is at ground potential, without the small one obtained To have to enlarge the outer diameter of the encapsulation again.
An advantageous measure consists in that the compressed air supply lines 68 and 69 are accommodated within the disk-shaped support insulators 66, 67, which are required anyway. In some cases, however, this can result in creepage distances that are too short. Therefore, according to a further embodiment, the compressed air lines can run within the disk-shaped post insulators in the form of a spiral, as shown in FIG. 7.
Fig. 7 shows the section through a disk-shaped Stützisola gate at the point A-B in Fig. 6. In this way, there is a sufficiently long creepage path along the spirally extending air duct. However, the spiral-shaped compressed air line does not always have to be accommodated within the disk-shaped post insulator. Rather, such a spiral-shaped plastic line can also be guided freely through the space between the housing wall and the separator shaft. In this way, a considerable increase in the creepage distance along the inner walls of the compressed air line is achieved.
Finally, a special measure is necessary to allow the compressed air to flow into this cylinder at the end of the compressed air drive cylinder, because, as FIG. 5 shows, the disk-shaped support body 55 may not be located at the end of the cylinder mentioned. For this case, a further cylinder piece can be provided in which the compressed air line ends and with the help of which the control air is diverted to the end of the cylinder.
With the proposed solutions, however, difficulties arise in the event that cleaning or overhaul work is to be carried out on the circuit breaker while the cutting knife remains under voltage. The difficulty is that it is not possible for the operator to cover the live cutting knife tip without danger.
Therefore, according to a development of the inven tion, the end of the disconnector knife is moved into the enclosure of the switchgear. In this way it is achieved that the tip of the disconnected cutting blade that remains under voltage can be safely covered in a simple manner by earthed system parts, as will be explained further below.
If the tip of the disconnector knife is now placed in the enclosure of the switchgear, new difficulties arise with regard to the flashover strength between the end of the joint and the inner walls of the enclosure. This will be explained in more detail with reference to FIG. 8.
FIG. 8 represents a repetition of FIG. 3 supplemented in a few points. In this arrangement, the tip of the separating knife protrudes from the encapsulation, an arrangement which makes relatively few difficulties structurally. In this context, the dielectric strength of joints that are present at the tip of the disconnector knife plays a role. The arrows 81 and 82 were drawn in FIG. 8.
The arrow 81 indicates the voltage difference between the partially insulated isolator tip and the partially insulated walls of the enclosure. The length of this rollover path is relatively short, but since the separating knife is partially insulated at this point and the walls mentioned are also partially insulated, the relatively short throw is sufficient.
In the vicinity of the separator tip there is an electrical joint at the point indicated at 83; H. In order to be able to move the individual parts of the separator tip against one another, there are cylindrical gaps that lead to bare separator connection parts inside. In view of the lower rollover safety of this column, the rollover path, which is marked by the arrow 82, is larger than the rollover path which is marked by the arrow 81.
These difficulties can be eliminated by increasing the diameter of the isolator encapsulation. But in order to still achieve the necessary impact resistance with the diameter of the separator encapsulation 90 unchanged, an insulating sleeve 91 is arranged over the tip of the separator knife, which forms the extension of the partial insulation layer of the compressed air cylinder and is seamlessly connected to it, as can be seen from FIG .
The arrow 92 shows that the arrangement of this insulating material cylinder increases the rollover path between the joint point 93 and the walls 94. Tests have shown that in this way the difficulties associated with placing the isolator tip in the enclosure of the switchgear can be eliminated.
Instead of moving the separator tip back, according to a further development of the invention, the partial insulation layer of the earthed encapsulation of the separator can be extended in the direction of its counter contact 95, or both measures can be taken. In this way, too, the rollover path of a discharge channel from the joint 93 is increased.
In order to protect the operator when working on the circuit breaker connection 95 from the energized isolator tip, it is further proposed that the area remaining energized be reliably closed with the aid of a grounded closing wall 96, as FIG. In order to achieve this, according to a further development of the invention, a grounded metal cylinder 98 which can be displaced in the direction of the arrow 97 is present in addition to the grounded encapsulation 90.