DD155669A1 - Kompaktumspannwerk - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kompaktumspannwerk fuer Freiluftaufstellung mit fluessigen, gasfoermigen oder Gemisch-Isoliermedien zur Netzeinspeisung und Verteilung von Elektroenergie in 110-kV-Netzen. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Loesung zu finden, bei der alle Schalt- und Anlagenteile eines Umspannwerkes konstruktionsmaessig am Transformator angebracht sind, wobei allen Schaltungs- und Bestueckungsvarianten und einer rationellen Fertigung Rechnung getragen werden soll. Dies wird dadurch erreicht, dass Schalt- und Messelemente in Containern untergebracht und an den Transformatorkessel angeflanscht sind. Zur Herstellung der Stromverbindung ueber Klauen- oder Tulpenkontakte ist in der Bodenwanne des Transformators eine Hochspannungs-Wanddurchfuehrung vorgesehen. Um die Verbindungselemente zwischen Transformator und Container, zwischen Container und Kupplungs-Kanal herum, sind aufpumpbare Dichtungsringe angeordnet, die in Verbindung mit einer Kombination von Ventilen den Durchfuehrungsraum spannungsfest machen. Die Container weisen sowohl fuer das Transformatorenschaltfeld als auch fuer das Kupplungsschaltfeld gleiche Abmessungen und Formen auf.

Description

Erfinder:

Dr.-Ing. Horst Gerlach Egon Flügge

Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik"

113 Berlin-Lichtenberg, Leninallee 376

Kompaktumspannwerk

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Umspannwerk in Kompaktbauweise für Freiluftaufstellung mit flüssigen, gasförmigen oder Gemisch-Isoliermedien zur Uetzeinspei sung und Verteilung von Elektroenergie in 110-kV-üetzen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bekannt, daß durch die ständige Steigerung des Elektroenergieverbrauchs die 110-kV-Ebene fast ausnahmslos -zu Verteilungszwecken genutzt wird und demzufolge Umspannwerke 110-kV/Kittelspannung mit Leistungen zwischen 16 und 63 KVA in einer großen Anzahl benötigt werden. Zur Lösung dieser Anforderungen sind die Umspannwerke mit reinem Verteilungscharakter ständig vereinfacht worden, z.B. durch sammelschienenlose,

vereinfachte, luftiaolierte Ausführungen in H- und Kettenschaltung. Durch die Anwendung der SPV-Technik in der Anlagengestaltung sind zwar wesentliche Verminderungen des Flächenbedarfs bei der Errichtung von Umspannwerken erreicht worden, jedoch sind diese Anlagen nicht für unbesetzte Umspannwerke geeignet. Es ist auch ein zu hoher Wartungsaufwand erforderlich.

Durch die DE-PS 2-325 505 ist eine Transformatorstation mit vom Transformator getragener Eoehspannungs- und liieaerspannungsverteilung bekannt. Hierbei weist die Hochspannungsverteilung neben Durchführungen such Steckverbindungen in Form von Steckbuchsen auf, die aus dem Transformatorgehäuse herausragen und aus von außen bedienbaren Steckern bestehen, welche im eingesetzten Zustand eine Verbindung zwischen den Kabeln und Samme1schienen im Inneren des Transformators herstellen. Diese Form von Kabelanschlüssen ist jedoch nur bei teueren Kabelnetzen anwendbar.

Aus der DE-AS 1 803 859 ist ein Hochspannungstransformator mit einer auf dessen Hochspannungsseite vorgeschalteten Sicherung bekannt, die in einem am Fahrgehäuse befestigten Sicherungsgehäuse untergebracht ist, das zur Verbindung mit der Hochspannungsquelle eine elektrische Durchführung und. zum Anschluß an die Hochspannungswicklung des Transformators einen Kontaktring aufweist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß sie sich nur für sehr leistungsschwache Anschlüsse realisieren läßt.

In der DE-OS 2 420 785 ist weiter eine Transformator-Durchführung mit integriertem Lastschalter beschrieben,

deren öl- und gasdichtes Isoliergehäuse abgedichtet an der Gehäusewand des Transformators befestigt ist. Ein Anschluß ragt für den Transformatorenabgang in das Innere des Transformators, während der andere Anschluß für den äußeren Kabelanschluß vorgesehen ist. Diese Lösung sowie die in der DE-OS 1 613 732 beschriebene sind aus netz- und schaltungstechnischen Gründen nicht uneingeschränkt anwendbar. Ebenso ist der in der Durchführung eingebaute Leistungsschalter (DE-OS 2 351 968) nachteilig wegen der Belastung durch den Antrieb und der schlechten Zugänglichkeit für dessen Wartung. Aus der DE-OS 1 590 218 ist für Innenraumanlagen eine von einem Hochspannungstransformator gespeiste Hochspannungs-Schaltanlage bekannt, die den Leistungsschalter, ausfahrbar in zwei Steckkontakte vorsieht, wodurch der Trenner eingespart wird. Das nachteilige bei dieser Anlage ist jedoch, daß sie nur für Innenraum anwendbar ist und auch durch das Fehlen eines Trenners nicht für Umspannwerke, insbesondere für unbesetzte, geeignet ist.

Allen bekannten Ausführungen haftet der Nachteil an, daß sie keine Lösung für leistungsstarke Einspeiaepunkte aus dem 110-kV-I\ietz darstellen Auch gestatten sie nur eine teilweise fabrikmäßige Vorfertigung.'

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist die konstruktionsmäßige Zuordnung aller Schalt- und Anlagenteile eines Umspannwerkes zum Transformator als tragendes Bauteil fest oder montierbar am Kessel des Transformators.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung aller Bestückungsvarianten eines Umspannwerkes, für fabrikmäßige Fertigung, bestehend aus Transformator, Schaltteil, Keßteil und Überspannungsableitern, Ausführungen zu schaffen, die komplett zum Einsatzort transportierbar und in Baugruppen in Baukastenform den verschiedenen Schaltungsvarianten entsprechend leicht montierbar sind und eine problemlose Revision ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Strom- und Spannungswandler fest im Kessel des Transformators bzw. Containers angeordnet sind und die Schalt- und Meßelemente in Containern untergebracht sind, die mittels Schrauboder Klammerverschluß an den Transformatorenkessel angeflanscht sind. Sowohl der Container mit den Schaltelementen des Transformatorschaltfeldes - dreipoliger Leistungsschalter und Trenner - als auch der Container mit den Schaltelementen des Kupplungsschaltfeldes -Leistungsschalter, Stromwandler und Trenner - werden fabrikmäßig vorgefertigt,als selbständige Einheit am Einsatzort zusammengefügt und an den Transformator angebaut. Der andere Teil des Kupplungsschaltfeldes, allein der Trenner, ist in einem weiteren Container untergebracht, der mit dem Kupplungscontainer durch einen Kupplungskanal miteiner verbunden ist, so daß keine weitere Durchführung erforderlich ist. Hierfür ist ein Anpaßmittelstück mit Faltenbalg für geringe Längenanpassung und für die Aufnahme von Wärmeausdehnungen mit Kesserkontakten in der Strombahn vorgesehen, so daß ein Herausziehen quer zur Längsachse des Kanals möglich ist. In der Bodenwanne des Transformators

ist eine Hochspannungs-Wanddurchführung angeordnet, über die durch Klauen- oder Tulpenkontakte die Strom-Verbindung hergestellt wird. Um die Verbindungselemente -^Durchführung, Scheibenstützer) zwischen Transformator und Container, zwischen den Containern selbst sowie zwischen Container und Kupplungskanal sind aufpumpbare Dichtungsringe angebracht, die in Verbindung mit einer Ventil-Kombination den Durchführungsraum sowohl für eine Scheibendurchführung als auch für eine gesteuerte Durchführung spannungsfest machen. Die Deckel für die Geräteöffnungen sind mit Solldurchbruchstellen versehen. Die Überspannungsableiter sind auf dem bzw. am Transformator angeordnet. In einer Ausführungsvariante sind die Meßwandler nicht im Trarrsformatorenkessel untergebracht, sondern im Container für das Transformatorschaltfeld. Lediglich der Wandler zum Messen der Verlagerungsspannung am Sternpunkt ist im Trsnsformatorenkessel angeordnet. Sowohl die Container als auch deren Inhalte sind bau— kastenmäßig aufgebaut und können den verschiedensten Schaltungsvarianten im Eetz angepaßt werden, wobei gegebenenfalls fehlende Geräte durch Strombrücken und fehlende Durchführungen durch Blinddeckel ersetzt werden. Die Ableiter sind neben den Durchführungen der Kompaktumspannwerke in kurzer Bauweise auf den Transformator oder auf den Containern oder hinten den Leitungstrennern montiert. Bei der Doppel-Stichanschaltung ist bei einem Verzicht auf den Leistungsschalter dieser durch eine Kombination von Kurzschließer und Schnellauftrenner zu ersetzen. Die Spannungsmessung wird vorteilhaft über einen kapazitiven Teiler in der 110-kV-Durchführung vorgenommen, so daß der Einbau eines induktiven Wandlers entfallen kann. Die Schaltgeräte sind auf

Führungsschienen einschiebbar angeordnet, und die Stromverbindungen werden durch Klauen- oder Tulpen— kontakte hergestellt. Wird kein Kuppelfeld benötigt, dann entfallen die Kuppelcontainer sowie die Kanalverbindung und die öffnungen des Transformatorcontainers für die Schaltgeräte werden durch Deckel verschlossen, und die Durchführung wird auf diesen Container montiert. Bei genügend hoch angeordnetem Leitungstrenner können die Überspannungsableiter einschließlich Portale entfallen. Zur sicheren Standfestigkeit des Überspannungsableiter ist die Verbindung vom Leitungstrenner zur Durchfuhrung des Kupplungs- oder Transformator-Containers als Rohr auszuführen. Je nach Kühlart und Bauart des Transformators und je nach dem gewählten Isoliermedium des öontainerinhalts ist die Wanddurchführung in der Bodenwenne des Transformatorkessels als Flüssig - Flüssig-, Flüssig - Gas- oder Gas - Gas-Wanddurchführung zu wählen. Um die Brandlast bei einer Ölisolierung im Inneren der Container zu vermindern und gute elektrische Feldverhältnisse zu schaffen, sind die Zwickel bzw. Räume zwischen den einzelnen Geräten mit Schaumformteilenmit Potentialbelägen ausgefüllt. Für das kleine Volumen der Flüssigkeit in den Containern ist ein Ausgleichbehälter vorgesehen, der bei einer Geräterevision die geringe Menge des I soliermediums aufnehmen kann, wobei das Isoliermedium mit einer Pumpe hochgepumpt und durch einen Hahn abgesperrt wird.

Ausführungsbeispiel:

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1t das. Schaltbild eines Umspannwerkes

für den Fall der Einfach-Einschleifung

Fig. 2: den Querschnitt eines Transformators

mit angeflanschten Containern

Fig. 3: das Prinzip der Fülleinrichtung

für den Durchführungsraum

Fig. 4: das Schaltbild eines Umspannwerkes

für den Fall der Doppel-Stichanschaltung.

In Fig. 1 ist die Schaltung eines Umspannwerkes in Kompaktbauweise dargestellt, das bezüglich der Gerätebestückung maximal ausgestattet ist.

Fig. 2 zeigt den Transformator 1 als tragendes Element für den Transformator-Container 27, der folgende Geräte in Maximalbestückung enthält: Transformator-Leistungsschalter 2, Transformator-Stromwandler 3, Transformator-Trenner 4 und den Spannungswandler 5. Das Kupplungsschaltfeld ist im Kupplungs-Container 25 untergebracht und besteht aus folgenden Elementen; Kupplungs-Trenner 6, Kupplungs-Stromwandler 7 und Kupplungs-Leistungsschalter 8. In beiden Containern 25 und 27 sind die gleichen Geräte angeordnet, und es sind gleiche äußere Abmessungen vorhanden, wodurch günstige Stückzahlen für eine rationelle Fertigung entstehen. Die Steckkontakte

sind als Klauen- oder Tulpenkontakte ausgeführt und befinden sich im DurchfUhrungsraum 24 zwischen der in der Transformator-Bodenwanne 13 angeordneten Transformator-Wanddurchführung 20 und der Container-Wanddurchführung 21 bzw. zwischen den Scheibenstützern 29, durch die die Strombrücke 16 geführt ist. Sie gestatten ein einfaches Aus- und Einfahren der Container für Revisionszwecke. Dafür wird, was in Pig. 3 dargestellt ist, das flüssige Isoliermittel, z.B. Öl, in ein kleines Ausdehnungsgefäß 32, das am Container angeschlossen ist, gepumpt und dann die Verbindung Container/Ausdehnungsgefäß abgesperrt. Als Verbindungsglied zwischen einem weiteren Kompaktumspannwerk dient ein Kupplungskanal 23, der mit dem Kupplungs-Container 25 über die Container-Wanddurchführung 21 und dem Stromleiter 22 der Phase T Verbunden ist. Der Kupplungskanal 23 ist im Kittelstück gegen die Flüssigkeiten oder Gase der beiden Kompaktumspannwerke gegeneinander abgeschottet. Die einzelnen Geräte in den Containern sind so iß Schaumformteile eingebettet, daß einmal ein nur kleines Flüssigkeitsbzw. Gasvolumen vorhanden ist und zum anderen günstige Elektrodenformen entstehen, die mit Potentialbelägen versehen sind, um mit kleinen Elektrodenabständen bauen zu können.. Die im Container angeordneten Geräte sind mit Isolierstäben oder ähnlichem befestigt. Die Leistungsschalter der drei Pole werden gemeinsam über die Leictungsschalter-Antriebswelle 26 betätigt, wobei der Antriebsmechanismus dafür vorteilhafterweise außerhalb des Containers angeordnet ist. Die Trenner werden über eine teilweise aus Isolierstoff bestehenden Welle betätigt und weisen mechanisch fest gekoppelt eine Sichtanzeige nach außen über die Stellung der Trenner 4;6

auf. Der Kupplungs-Container 28 (Pig. 1) enthält nur den zweiten Kupplungs-Trenner 9 und ist in den äußer£H_Ka&eii^gleich dem Kupplungs-Container 25 ausgeführt. Pur den Pail einer Havarie besitzen die Handloch-Deckel eine Solldurchbruchstelle, so daß niemals eine Beschädigung der Container eintreten kann. Die Container 25 und 2% können an Transportösen angehoben werden und auf Rollen niveaugleich zum Transformator abgestellt und anschließend an den Transformatoren-Kessel herangefahren werden.

Um die Container schnell auswechseln zu können ist es notwendig, wie in Pig. 3 gezeigt, den von den Dichtungsringen 19 umgebenen Durchführungsraum 24 vom Isoliermedium über das .Abpumpventil 30 zu entleeren. Räch Austausch des Kupplungs-Containers 25 wird der Durchführungsraum 24 nach Schließen des Sperrventils 33 über das Abpumpventil 30 luftleer gemacht und anschließend nach Schließen des Abpumpventils 30 und Öffnen des Füllventils 31 und des Sperrventils 33 der Durchführungsraum 24 gefüllt. Im llormaIbetrieb bleibt die Verbindung vom Durchführungsraum 24 zum Ausgleichsbehälter 32-offen.

Allen Bestückungsvarianten in Bezug auf das Kompaktumspannwerk ist gemeinsam, daß der Leitungstrenner 10 weder innerhalb eines Containers noch am bzw. auf dem Transformator angeordnet ist, um im Falle des Herausnehmens eines Transformators, ein Abklemmen vom Netz zu ermöglichen. Für eine Doppelstich-^nschaltung mit weiterer Vereinfachung entfallen folgende Geräte: Transformator-Trenner 4, Kupplungs-Strumwandler 7 und Kupplungs-Leiεtungsschalter 8. Es entfallen- damit die Kupplungs-Container 25 und 28, d.h. es wird die Schaltung

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nach Ilg. 4 mit dem Transformator-Container· 2,7' realisiert. PUr die Erdschlußüberwachung genügt dann auch ein Nullpunkt-Spannungswandler 14 am Sternpunkt des Transformators, so daß auch die Spannungswandler 5 entfallen können.

In allen Fällen werden die in Fig. 1 und 4 dargestellten Überspannungsableiter 11 gemeinsam mit auf dem Gerätetisch der Leitungstrenner 10 oder auf den Deckel des Transformators bzw. der liullpunkt-Überspannungsableiter auf den Deckel des Transformators montiert. Der Spannungswandler 5 entfällt, wenn im Stichanschluß der Nullpunkt-Spannungswandler 14 am Sternpunkt U angeschlossen ist. Aus Platzgründen ist es vorteilhafter, die Spannungsmessung über einen kapazitiven Teiler in der 110-kV-Durchführung vorzunehmen. In dem Falle, daß einmal kein Kupplungsfeld benötigt wird, ist die Durchführung 17 der Phase T anstelle des Blinddeckels 15 angeordnet. Dafür entfällt dann die Strombrücke 16 bzw. der Durchführungsraum 24 wird durch einen Isolierdeckel abgeschlossen.

Claims (5)

1. Erfindungsanspruch

   1. Kompaktumspannwerk für Freiluftaufstellung mit flüssigen, gasförmigen oder Gemißchisoliermedien, gekennzeichnet dadurch, daß die Schalt- und Keßelemente für das Transformator- und Kupplungsschaltfeld in Containern angeordnet sind, die mittels Schraub- oder Klemmverschluß an den Transformatorkessel angeflanscht sind, wobei der Transformator-Container unmittelbar am Transformator und der Kupplungs-Container am Transformator-Container befestigt ist.
2. 2. KompaktUmspannwerk nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß in der Bodenwanne des Transformators eine Hochspannungs-Y/anddurchführung vorgesehen ist, über die durch Klauen- oder Tulpenkontskte die Stromverbindung hergestellt ist.
3. 3. Kompaktumspannwerk nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß um die elektrischen Verbindungselemente zwischen Transformator und Container, zwischen den Containern selbst sowie zwischen Container und Kupplungskanal aufpumpbare Dichtungsringe angeordnet sind, die in Verbindung mit einer Kombination von Ventilen den Durchführungsraum sowohl für eine Scheibendurchführung als auch für eine gesteuerte Durchführung spannungs— fest machen.

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   4· Kompsktumspannwerk nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Container sowohl für das Transformatorschaltfeld sls auch für das Kupplungsschaltfeld gleichen Inhalt sowie gleiche Form und Abmessungen aufweisen.
4. 5. Kompaktumspannwerk nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß an den Kuppelcontainer ein zum Teil biegsam verformbarer Kupplungskanal, der eine Abschottung gegen die Isoliermedien der beiden Kompaktumspannwerke enthält, als Verbindungselement zu einem zweiten Kompaktumspannwerk angeflanscht ist.
5. 6. Kompaktumspannwerk nach Punkt 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß die Deckel für die Geräteöffnungen Solldurchbruchstellen enthalten.

   Kompsktumspannwerk nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet' dadurch, daß nach oder bei der Kontage der Geräte in die Container Schaumformteile mit Potential— belägen eingebaut sind, die eine ölverdrängung und eine Peldbeeinflussung bewirken.

   8· Kompaktumspannwerk nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß für das kleine Volumen der Flüssigkeit in den Containern ein Ausgleichbehälter vorgesehen ist, der auch bei einer Geräterevision die geringe Menge des Isoliermediums aufnehmen kann.

   KompaktUmspannwerk nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer Doppel-Stichanschaltung anstelle des Leistungsschalters eine Kombination von Kurzschließer und Schnellauftrenner zur Anwendung kommt.

   - Hierzu 4 Blatt Zeichnungen -