Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Energieverteilung und ist bei der konstruktiven Gestaltung einer gasisolierten, dreiphasig gekapselten Schaltanlage anzuwenden, bei der mehrere Anlagenkomponenten in einem metallenen Kapselungsgehäuse axial hintereinander angeordnet sind.
Der Aufbau gasisolierter, gekapselter Schaltanlagen hängt u.a. von der Nennspannung ab, mit der derartige Anlagen betrieben werden. Während auf den Spannungsebenen über 150-kV-Anlagen mit getrennter Kapselung der einzelnen Phasen üblich sind, sind im Mittelspannungsbereich bis 36 kV dreiphasig gekapselte Anlagen gebräuchlich. Auf den unteren Hochspannungsebenen 72 bis 145 kV werden sowohl ein- als auch dreiphasig gekapselte Anlagen eingesetzt.
Sowohl bei den einphasig als auch bei den dreiphasig gekapselten Hochspannungs-Schaltanlagen ist es üblich, die einzelnen Anlagenkomponenten wie Sammelschiene, Sammelschienentrenner, Erdungsschalter, Leistungsschalter, Stromwandler, Spannungswandler und Kabelabgang als einzelne, mit einem rohrartigen Kapselungsgehäuse versehene Bausteine auszubilden, die an den Rohrenden und gegebenenfalls auch an den Mantelflächen mit Anschlussflanschen versehen sind. Die Innenräume dieser Bausteine werden durch Schottisolatoren voneinander getrennt.
Man ist auch schon dazu übergegangen, zwei Anlagenkomponenten wie beispielsweise Sammelschiene und Trennschalter und gegebenenfalls Erdungsschalter oder Leistungsschalter und Stromwandler in einem gemeinsamen Gasraum anzuordnen (DE 3 621 268 A1, "Elektrie", 1994, Heft 10, Seite 368 bis 371; "etz", 1994, Seiten 18 bis 23). - Bei Mittelspannungsschaltanlagen ist es auch üblich, mehr als zwei Anlagenkomponenten in einem gemeinsamen, von einem metallenen Gehäuse begrenzten -Gasraum anzuordnen.
Bei einer bekannten Schaltanlage dieser Art (DE 3 436 173 A1) sind in dem Metall-gehäuse für jede Phase axial hintereinander ein als Kapselungsdurchführung gestalteter Strom-an-schluss, ein Leistungsschalter und ein kombinierter Trenn-Erdungsschalter angeordnet; im Anschluss an die kombinierten Trenn-Erdungsschalter verläuft quer zu der Achse "Stromanschluss-Leistungsschalter-Trenn/Erdungs-Schalter" eine Sammelschiene, deren Phasenleiter einzeln an dem Metallgehäuse abgestützt sind. Bei dieser Anlage ist der bewegbare, als Schaltmesser ausgebildete Schaltkontakt jedes Trenn/Erdungs-Schalters mit einem zum jeweiligen Leistungsschalter führenden Verbindungsleiter verbunden; weiterhin ist jedem Leistungsschalter ein quer zur axialen Anordnung der Anlagenkomponenten verlaufender Antriebsmechanismus zugeordnet.
Dieser Antriebsmechanismus dient zum Antrieb eines quer zu der Anlagenachse verlaufenden Kontaktstückes, wobei für den eigentlichen Leistungsschalter ein eigener, von aussen getrennt zugänglicher Gasraum vorgesehen ist.
Ausgehend von einer Schaltanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Schutzanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, diese Anlage so auszugestalten, dass sie für Hochspannungszwecke, vorzugsweise für die untere Hochspannungsebene (72 bis 145 kV) eingesetzt werden kann und sich dabei durch einen möglichst kleinen Raumbedarf und leichte Montierbarkeit auszeichnet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäss der Erfindung folgende Massnahmen vorgesehen:
1. Das Kapselungsgehäuse ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und geht an dem die Sammelschiene aufnehmenden Ende in einen quer dazu verlaufenden Zylinder über, der beidendig mit Flanschen zur Fixierung von scheibenförmi gen, die Phasenleiter tragenden Schottisolatoren versehen ist.
2. Der Stromanschluss des jeweiligen Leistungsschalters ist als Steckanschluss ausgebildet und ist im Kopfbereich eines konischen, am einführungsseitigen Ende des Kapselungsgehäuses angeordneten Isolators angeordnet; dabei ist dem Stromanschluss ein Strom- und/oder Spannungswandler zugeordnet.
3. Die Leistungsschalter sind als parallel zur Achse des Kapselungsgehäuses verlaufende und auf die Isolatoren aufgesetzte Schaltkammern ausgebildet.
4. Jeder Trenn/Erdungs-Schalter weist als Schalt-element einen Schubkontakt auf.
Eine derartige Schaltanlage zeichnet sich durch ein gemeinsames Feldgehäuse für die Sammelschiene, den Sammelschienentrenner, den Arbeitserder, den Leistungsschalter, den Stromanschluss und die Wandler aus, sodass die Schaltanlage nur einen Feldgasraum ohne Schottung zur Sammelschiene aufweist. Die Anlage kann dabei stehend mit einer oben liegenden, quer zur Gehäuseachse verlaufenden Einfachsammelschiene angeordnet werden. - Bei einer derartigen Ausgestaltung wird die Baulänge der Anlage u.a. dadurch kurz gehalten, dass die Strom- und/oder Spannungswandler der Kabeleinführung direkt zugeordnet, d.h. konzentrisch dazu angeordnet sind und dass als kombinierter Trenn-Erdungs-Schalter ein solcher Schalter verwendet wird, der als Schaltelement einen Schubkontakt aufweist.
Derartige Schalter sind an sich bekannt (DE 19 632 574 A1, DE 19 825 386). - Eine gemäss der Erfindung aufgebaute Schaltanlage kann im Störungsfall innerhalb eines Schaltfeldes durch einfachen Austausch gegen eine Reserveanlage ausgetauscht werden.
Als weitere Ausgestaltung einer gemäss der Erfindung ausgebildeten Schaltanlage kann man vorsehen, die Isolatoren und die von ihnen getragenen Schaltkammern gleichmässig verteilt auf einem Teilkreis des Kapselungsgehäuses anzuordnen. Damit ergibt sich auch für die Leistungsschalter eine System-anordnung im Dreieck, wodurch das Metallgehäuse einen relativ kleinen Durchmesser aufweist. - Die Anordnung von Stromanschlüssen in Form eines im Kopfbereich mit einem Steckanschluss versehenen konischen Isolators ist an sich bekannt (Zeitschrift "etz", Heft 21, 1998, Seite 46; DE 3 611 463 A1; Zeitschrift "Elektrizitätswirtschaft", 1982, Heft 20, Seite 683 bis 685, sowie Zeitschrift "Elektrie", 1994, Heft 10, Seiten 368 bis 371). In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, in den Isolator des Strom-anschlusses einen Strom- oder Spannungswandler zu integrieren.
Auch Leistungsschalter, die als Schaltkammern ausgebildet sind und parallel zur Achse eines zylindrischen Kapselungsgehäuses verlaufen, sind bekannt (DE 3 105 962 C1, DE-Z "Siemens-Energietechnik", 1983, Heft 6, S. 314). Ebenso ist es bekannt, das Schaltelement dieser Schaltkämmern direkt oder über Hebelgetriebe entweder an einen koaxial angeordneten oder an einen radial angeordneten Antrieb anzukoppeln.
Ein Ausführungsbeispiel der neuen Schaltanlage ist in der Figur dargestellt.
Die in der Figur gezeigte Schaltanlage 1 weist ein metallenes Kapselungsgehäuse 2 auf, das längs einer Achse A im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Lediglich am oberen Ende geht das Metallgehäuse in einen quer zur Achse A liegenden Zylinder 21 über, der mit zwei Anschlussflanschen 22 versehen ist. An diese Anschlussflansche 22 ist jeweils ein Schottisolator 9 angeflanscht, wobei in diese Schottisolatoren Durchführungen für die drei Phasenleiter einer Sammelschiene eingelassen sind. An diesen Durchführungen sind Teilleiterstücke 8 der einzelnen Phasenleiter befestigt, und zwar am linken Ende kraftschlüssig und am rechten Ende steckbar.
Jedem Phasenleiter der Sammelschiene ist ein an sich bekannter kombinierter Trenn-Erdungs-Schalter 6 zugeordnet, dessen Schaltelement 7 als zweiteiliger Schubkontakt ausgebildet ist. Von dem kombinierten Trenn-Erdungs-Schalter führt jeweils ein Verbindungsleiter 6 zu einer Schaltkammer 4, die den eigentlichen Leistungsschalter darstellt. Drei derartige Schaltkammern sind gleichmässig auf einem Teilkreis um die Achse A des zylindrischen Metallgehäuses 22 verteilt angeordnet. Sie ruhen hierzu an ihrem unteren Ende auf drei konischen Isolatoren 3, die im Fussbereich des Kapselungsgehäuses 2 angeordnet sind.
Diese Isolatoren 3 sind im Innern so gestaltet, dass sie entsprechend zubereitete Kabelenden oder Leiterdurchführungen steckbar aufnehmen können und weisen hierzu in an sich bekannter Weise eine in den Kopfbereich dichtend eingelassene Steckverbindung auf, die mit dem einen Pol des in der Schaltkammer 4 angeordneten Leistungsschalters verbunden ist. Auf die Fussbereiche der Isolatoren 3 sind Strom- und/oder Spannungswandler 10 bzw. 11 aufgesetzt.
Zum Antrieb der bewegbaren Schalterteile in den Schaltkammern 4 ist ein Antriebsmechanismus 5 in Form eines schematisch angedeuteten Hebelgetriebes vorgesehen, der im Drehpunkt D von einem ausserhalb des Kapselungsgehäuses 2 angeordneten Antrieb in Bewegung gesetzt wird. Der Antriebsmechanismus 5 verläuft dabei quer zu der längs der Achse A vorgesehenen Anordnung der einzelnen Anlagenkomponenten.
The invention is in the field of energy distribution and can be used in the structural design of a gas-insulated, three-phase encapsulated switchgear in which several system components are arranged axially one behind the other in a metal encapsulation housing.
The construction of gas-insulated, enclosed switchgear depends, among other things. from the nominal voltage with which such systems are operated. While over 150 kV systems with separate encapsulation of the individual phases are common on the voltage levels, three-phase encapsulated systems are common in the medium voltage range up to 36 kV. Single and three-phase encapsulated systems are used on the lower high-voltage levels 72 to 145 kV.
In both the single-phase and the three-phase encapsulated high-voltage switchgear, it is customary to design the individual system components such as busbars, busbar disconnectors, earthing switches, circuit breakers, current transformers, voltage transformers and cable outlets as individual components with a tubular encapsulation housing, at the pipe ends and may also be provided with connecting flanges on the lateral surfaces. The interiors of these components are separated from each other by bulkhead isolators.
There has also been a move towards arranging two system components such as, for example, busbars and disconnectors and, if necessary, earthing switches or circuit breakers and current transformers in a common gas space (DE 3 621 268 A1, "Elektrie", 1994, Issue 10, pages 368 to 371; "etz" , 1994, pages 18 to 23). In the case of medium-voltage switchgear, it is also common to arrange more than two system components in a common gas space delimited by a metal housing.
In a known switchgear of this type (DE 3 436 173 A1), a current connection designed as an encapsulation bushing, a circuit breaker and a combined isolating earthing switch are arranged axially in succession for each phase in the metal housing; following the combined isolating earthing switch, a busbar runs across the axis "power connection circuit breaker isolating / earthing switch", the phase conductors of which are individually supported on the metal housing. In this system, the movable switching contact, which is designed as a switching knife, of each disconnecting / earthing switch is connected to a connecting conductor leading to the respective circuit breaker; Furthermore, each circuit breaker is assigned a drive mechanism that runs transversely to the axial arrangement of the system components.
This drive mechanism is used to drive a contact piece running transversely to the system axis, a separate gas space which is separately accessible from the outside being provided for the actual circuit breaker.
Starting from a switchgear with the features of the preamble of protection claim 1, the invention is based on the object of designing this system in such a way that it can be used for high-voltage purposes, preferably for the lower high-voltage level (72 to 145 kV), and thereby by one if possible distinguishes small space requirements and easy assembly.
According to the invention, the following measures are provided to achieve this object:
1. The encapsulation housing is substantially cylindrical and merges at the end receiving the busbar into a transverse cylinder which is provided at both ends with flanges for fixing disc-shaped, the phase conductors bulkhead insulators.
2. The power connection of the respective circuit breaker is designed as a plug-in connection and is arranged in the head region of a conical insulator arranged on the insertion-side end of the encapsulation housing; a current and / or voltage converter is assigned to the current connection.
3. The circuit breakers are designed as switching chambers that run parallel to the axis of the encapsulation housing and are placed on the insulators.
4. Each disconnect / earthing switch has a sliding contact as a switching element.
Such a switchgear is characterized by a common field housing for the busbar, the busbar disconnector, the working earth, the circuit breaker, the power connection and the converter, so that the switchgear has only one field gas compartment without partitioning to the busbar. The system can be arranged upright with a single busbar lying at the top and running transversely to the housing axis. - With such a configuration, the overall length of the system is kept short by directly assigning the current and / or voltage transformers to the cable entry, i.e. are arranged concentrically to this and that such a switch is used as a combined disconnector-earthing switch, which has a sliding contact as a switching element.
Such switches are known per se (DE 19 632 574 A1, DE 19 825 386). - A switchgear constructed according to the invention can be exchanged in the event of a malfunction within a switchgear panel by simply replacing it with a reserve system.
As a further embodiment of a switchgear designed according to the invention, provision can be made to arrange the insulators and the switchgear chambers carried by them evenly distributed on a partial circle of the encapsulation housing. This also results in a system arrangement in a triangle for the circuit breakers, as a result of which the metal housing has a relatively small diameter. The arrangement of power connections in the form of a conical insulator provided in the head region with a plug connection is known per se (magazine "etz", number 21, 1998, page 46; DE 3 611 463 A1; magazine "Elektrizitätswirtschaft", 1982, number 20, Pages 683 to 685, and magazine "Elektrie", 1994, Issue 10, pages 368 to 371). In this context, it is also known to integrate a current or voltage converter into the insulator of the current connection.
Circuit breakers which are designed as switching chambers and run parallel to the axis of a cylindrical encapsulation housing are also known (DE 3 105 962 C1, DE-Z "Siemens Energy Technology", 1983, Issue 6, p. 314). It is also known to couple the switching element of these switching chambers directly or via lever gear either to a coaxially arranged or to a radially arranged drive.
An embodiment of the new switchgear is shown in the figure.
The switchgear 1 shown in the figure has a metal encapsulation housing 2, which is essentially cylindrical along an axis A. Only at the upper end does the metal housing merge into a cylinder 21 lying transversely to the axis A, which cylinder is provided with two connecting flanges 22. A bulkhead insulator 9 is flanged to each of these connecting flanges 22, bushings for the three phase conductors of a busbar being embedded in these bulkhead insulators. Subconductor pieces 8 of the individual phase conductors are fastened to these bushings, namely non-positively at the left end and insertable at the right end.
Each phase conductor of the busbar is assigned a known combined isolating-earthing switch 6, the switching element 7 of which is designed as a two-part sliding contact. A connecting conductor 6 leads from the combined disconnecting-earthing switch to a switching chamber 4, which represents the actual circuit breaker. Three such switching chambers are evenly distributed on a pitch circle around the axis A of the cylindrical metal housing 22. For this purpose, they rest at their lower end on three conical insulators 3, which are arranged in the foot region of the encapsulation housing 2.
These insulators 3 are designed on the inside in such a way that they can receive correspondingly prepared cable ends or conductor bushings and, for this purpose, have, in a manner known per se, a plug-in connection which is sealed into the head region and is connected to one pole of the circuit breaker 4 arranged in the switching chamber 4 , Current and / or voltage transformers 10 and 11 are placed on the base regions of the insulators 3.
To drive the movable switch parts in the switching chambers 4, a drive mechanism 5 is provided in the form of a schematically indicated lever gear, which is set in motion at the pivot point D by a drive arranged outside the encapsulation housing 2. The drive mechanism 5 runs transversely to the arrangement of the individual system components provided along the axis A.