DE10129747C1 - Wärmeisolierung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter für tiefe Temperaturen - Google Patents

Abstract

Es wird vorgeschlagen, dass eine Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung in Dead-Tank-Bauweise, welche für den Einsatz bei Tiefsttemperaturen vorgesehen ist, eine Wärmeisolierung aufweist. Die Isolierung soll dabei als Container (13, 13a) um das Kapselungsgehäuse (2) mit Tragvorrichtung (8), Steuerschrank (9), Antrieb (10) und weiteren dem Kapselungsgehäuse (2) zugeordneten Baugruppen ausgeführt sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeisolierung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem auf einer Tragvor­ richtung ruhenden, Erdpotential führenden, eine Unterbrecher­ einheit umgebenden, durch eine Heizeinrichtung beheizbaren und von der Wärmeisolierung umgebenen Kapselungsgehäuse, wo­ bei die Wärmeisolierung auf der Tragvorrichtung ruht und das Kapselungsgehäuse umschließt.

Eine derartige Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung ist beispielsweise aus dem US-Patent 6,147,333 A bekannt. Dort ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter beschrieben, der in der sogenannten Dead-Tank-Bauweise ausgeführt ist. Der Hochspan­ nungs-Leistungsschalter weist eine Druckgasisolation auf. Um bei dem Auftreten tiefer Umgebungstemperaturen ein Verflüssi­ gen des im Innern des Kapselungsgehäuses unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergases zu verhindern, ist eine Beheizung des Kapselungsgehäuses vorgesehen. Dazu wird dort vorgeschlagen, um das Kapselungsgehäuse herum Heizdecken anzuordnen. Um eine Abstrahlung von Wärme an die Umgebung zu vermindern, weist die Heizdecke weiterhin eine Wärmeisolation auf. Konstrukti­ onsgemäß liegt die Heizdecke und die Wärmeisolation auf dem Kapselungsgehäuse auf. Da die Heizelemente der Heizdecke nicht gleichmäßig um das gesamte Kapselungsgehäuse verteilt sind, können sich an der Oberfläche des Kapselungsgehäuse so­ genannte "Hot-Spots" ausbilden, so dass die Erwärmung des Kapselungsgehäuses mit dem darin befindlichen Isoliergas punktuell, unterschiedlich erfolgt. Ein weiteres Problem ist das Eindringen von Feuchtigkeit in den Grenzbereich von Kapselungsgehäuse-Wandung und Auflagefläche der Heizdecke. Ein derartiges Eindringen von Feuchtigkeit ist unerwünscht, da die Feuchtigkeit zu Störungen im Betrieb der Heizdecke führen kann und sich gegebenenfalls in das Isolationsmaterial einla­ gern kann und so die Isolierfähigkeit der Wärmeisolierung herabsetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung der eingangs ge­ nannten Art so auszubilden, dass eine verbesserte Beheizung des Kapselungsgehäuses ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird bei einer Wärmeisolierung der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem Zwischenraum zwischen der Wärmeisolierung und dem Kapselungs­ gehäuse eine Verteilung der durch die Heizeinrichtung erzeug­ ten Wärme mittels Konvektion stattfindet.

In dem Zwischenraum kann sich nunmehr die erzeugte Wärme mit­ tels Konvektion gut verteilen. Dazu kann der Zwischenraum beispielsweise mit atmosphärischer Luft oder mit getrockneter Luft oder Stickstoff gefüllt sein. Unabhängig von einer An­ ordnung der Heizeinrichtung in dem Zwischenraum oder im In­ nern des Kapselungsgehäuses selbst sind "Hot-Spots" vermie­ den. Weiterhin ist die Möglichkeit des Eindringens von Feuch­ tigkeit in die Wärmeisolierung vermindert, da aufgrund des großen Zwischenraumes ein Kriechen von Feuchtigkeit in enge Spalten verhindert ist.

Eine vorteilhafte Gestaltung kann vorsehen, dass die Wärme­ isolierung durch einen wärmeisolierten Container gebildet ist.

Wird die Wärmeisolierung als wärmeisolierter Container ausge­ bildet, ergeben sich dadurch Vorteile hinsichtlich der Her­ stellung einer derartigen Wärmeisolierung. Der Container ist ein Behälter welcher eine hinreichende mechanische Stabilität aufweist. Die mechanische Stabilität kann durch das Isolier­ material selbst oder/und durch zusätzliche mechanische Vor­ richtungen gewährleistet sein. Der Container ist vorkonfek­ tioniert herstellbar und braucht nur noch um das Kapselungs­ gehäuse herum angeordnet werden. Gleichzeitig bietet ein derartiger Container die notwendige Stabilität, um einen Zwi­ schenraum zwischen Wärmeisolierung und Kapselungsgehäuse zu erzeugen. Zusätzliche Tragelemente bzw. Abstandhalter brau­ chen nicht verwendet zu werden.

Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Trag­ vorrichtung und/oder eine Antriebsvorrichtung und/oder ein Steuerschrank von der Wärmeisolierung umschlossen sind.

Sind weitere Baugruppen wie z. B. die Tragvorrichtung, die An­ triebsvorrichtung, der Steuerschrank sowie elastische Dicht­ materialien ebenfalls von der Wärmeisolierung umschlossen, können diese in einfacher Weise temperiert werden. So kann beispielsweise bei der Tragvorrichtung auf die Verwendung von tieftemperaturbeständigen Materialien verzichtet werden. Wei­ terhin ist die Funktionsweise, beispielsweise der Antriebs­ vorrichtung oder der im Steuerschrank angeordneten Baugruppen im temperierten Zustand zuverlässiger gewährleistet. Auf se­ parate Antriebsbeheizungen oder Steuerschrankbeheizungen kann somit verzichtet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Hochspannungs- Leistungsschalter-Anordnung mit zumindest einer am Kapse­ lungsgehäuse angeordneten Freiluftdurchführung sieht vor, dass die Freiluftdurchführung aus der Wärmeisolierung heraus­ ragt.

Bei einer derartigen Ausgestaltung kann der Hochspannungs- Leistungsschalter leicht an eine Freileitung angeschlossen werden. Aufwendige Konstruktionen zur Führung der den elektrischen Strom leitenden Leiter durch die Wärmeisolierung hindurch sind vermieden. Es können die an sich bekannten Freiluftdurchführungen verwendet werden.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Freiluft­ durchführung gasisoliert ist und mit dem Kapselungsgehäuse einen gemeinsamen Gasraum bildet.

Durch die Beheizung des Kapselungsgehäuses wird das im Inne­ ren befindliche Isoliergas temperiert. Mit der Ausbildung ei­ nes gemeinsamen Gasraumes wird auch das in den Freiluftdurch­ führungen enthaltene Isoliergas mit beheizt. Die Beheizung der Freiluftdurchführungen erfolgt dabei mittels einer im In­ neren des Gasraumes stattfindenden Konvektion.

Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Freiluftdurchführungen feststoffisoliert sind.

Werden feststoffisolierte Freiluftdurchführungen verwandt, so kann auf eine Beheizung dieser außenliegenden Freiluftdurch­ führungen verzichtet werden, da eine derartige Isolierung nicht temperaturempfindlich ist. Als Feststoffisolierung eig­ nen sich insbesondere Kunststoffschäume (beispielsweise mit Schwefelhexaflourid aufgeschäumtes Polyurethan), welche die im Innern einer Freiluftdurchführung vorhandenen Hohlräume ausfüllen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigt die

Fig. 1 einen Freiluft-Leistungsschalter in Dead-Tank-Bau­ weise mit einem wärmeisolierten Container und die

Fig. 2 einen Freiluft-Leistungsschalter in Dead-Tank-Bau­ weise mit einer weiteren Ausgestaltungsvariante ei­ nes wärmeisolierten Containers.

Die Fig. 1 zeigt einen Freiluft-Leistungsschalter 1 in Dead- Tank-Bauweise. Der Freiluft-Leistungsschalter 1 weist ein me­ tallenes Kapselungsgehäuse 2 auf, welches eine Unterbrecher­ einheit 11 des Freiluft-Leistungsschalters 1 umgibt. Das Kap­ selungsgehäuse 2 ist Teil einer Druckgasisolierung. Im Inne­ ren ist das Kapselungsgehäuse 2 mit einem Isoliergas gefüllt. Weiterhin ist an dem Kapselungsgehäuse 2 ein erster An­ schlussstutzen 3 sowie ein zweiter Anschlussstutzen 4 vorge­ sehen. An den ersten Anschlussstutzen 3 ist eine erste Frei­ luftdurchführung 5 angeflanscht. An den zweiten Anschluss­ stutzen 4 ist eine zweite Freiluftdurchführung 6 ange­ flanscht. Mittels der ersten und der zweiten Freiluftdurch­ führung 5, 6 ist der Freiluft-Leistungsschalter 1 an ein Freileitungssystem 7a, b anschließbar. Das Kapselungsgehäuse 2 ist auf einer Tragvorrichtung 8 gelagert. Die Tragvorrich­ tung 8 besteht im Wesentlichen aus metallischen Profilen. Ebenso wie das Kapselungsgehäuse 2 weist die Tragvorrichtung 8 das Erdpotential auf. An der Tragvorrichtung 8 ist weiter­ hin ein Steuerschrank 9 angeordnet, welcher Steuerungsein­ richtungen aufnimmt. Mittels eines an das Kapselungsgehäuse 2 angeflanschten Antriebes 10 ist die Unterbrechereinheit 11 antreibbar.

Um bei auftretenden Tiefsttemperaturen von ca. -40°C ein Ver­ flüssigen des unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergases im Innern des Kapselungsgehäuses 2 zu verhindern, ist das Kapse­ lungsgehäuse von einem wärmeisolierten Container 13 umgeben. Der Container 13 kann beispielsweise ein genormter Industrie- Container sein, welcher stahlblechverstärkt ist. Der erste Anschlussflansch 3 sowie der zweite Anschlussflansch 4 sind durch eine Wandung des Containers 13 hindurchgeführt. Das In­ nere des Containers 13 ist mittels einer Heizeinrichtung 12 beheizbar. Diese Heizeinrichtung 12 bewirkt, dass im Innern des Containers 13 ein Temperaturniveau gehalten wird, bei welchem eine Verflüssigung des Isoliergases ausgeschlossen ist. Dabei ist das Temperaturniveau so zu wählen, dass bei der Verwendung von gasisolierten Freiluftdurchführungen, wel­ che mit dem Gasraum des Kapselungsgehäuses 2 einen gemeinsa­ men Gasraum ausbilden, auch in den außerhalb des Containers liegenden Bereichen der Freiluftdurchführungen 5, 6 eine aus­ reichend hohe Temperatur des Isoliergases sichergestellt ist. Durch Konvektion im Innern der Freiluftdurchführungen 5, 6, sind auch die im Wesentlichen senkrecht am Kapselungsgehäuse 2 angeordneten Freiluftdurchführungen 5, 6 temperierbar.

Die Heizeinrichtung 12 kann auch innerhalb des Kapselungsge­ häuses 2 angeordnet sein. So ist eine direkte Erwärmung des Isoliergases ermöglicht. Über die Wandungen des Kapselungsge­ häuses 2 ist auch der zwischen dem Container 13 und dem Kap­ selungsgehäuse 2 befindliche Zwischenraum beheizbar.

Da neben dem Kapselungsgehäuse 2 auch die Tragvorrichtung 8 sowie der Steuerschrank 9 innerhalb des Containers 13 ange­ ordnet sind, können auch diese Baugruppen temperiert werden. Dadurch ist es möglich, auch im Tiefsttemperaturbereich für diese Baugruppen Standardstähle zu verwenden, welche eine ge­ ringe Kerbschlagzähigkeit aufweisen.

Die Fig. 2 zeigt einen Freiluftleistungsschalter 1 (gleich­ artige Baugruppen in den Fig. 1 und 2 sind mit den glei­ chen Bezugszeichen versehen). Der Freiluftleistungsschalter 1 weist eine sogenannte Dead-Tank-Bauweise auf und entspricht dem in der Fig. 1 gezeigten und oben beschriebenen Leis­ tungsschalter. Ebenso entsprechen die in der Fig. 2 gezeig­ ten Anbauteile bis auf die Wärmeisolierung den in der Fig. 1 dargestellten Anbauteilen.

Das metallene Kapselungsgehäuse 2 des in der Fig. 2 darge­ stellten Freiluftleistungsschalters 1 ruht auf einer Tragvor­ richtung 8. Die Wärmeisolierung des in der Fig. 2 darge­ stellten Hochspannungs-Leistungsschalters ist als Container 13a ausgebildet. Der Container 13a umgibt das Kapselungsge­ häuses 2 des in der Fig. 2 dargestellten Hochspannungsleis­ tungsschalters 1 unter Freilassung eines Zwischenraumes zwi­ schen der äußeren Oberfläche des Kapselungsgehäuses 2 und der Wandung des Containers 13a. Der Container 13a ist dabei eben­ so wie der Hochspannungs-Leistungsschalter 1 nach Fig. 2 von der Tragvorrichtung 8 getragen. Eine Heizeinrichtung 12 be­ wirkt in dem zwischen dem Kapselungsgehäuses 2 und dem Con­ tainer 13a gebildeten Zwischenraum durch Konvektion eine Luftzirkulation. Diese Luftzirkulation verhindert die Entste­ hung von Hot Spots und von Kondenswasser an einzelnen Punkten des Hochspannungs-Leistungsschalters 1.

Claims (6)

1. Wärmeisolierung für einen Hochspannungs-Leistungsschalter (1) mit einem auf einer Tragvorrichtung (8) ruhenden, Erdpo­ tential führenden, eine Unterbrechereinheit (11) umgebenden, durch eine Heizeinrichtung (12) beheizbaren und von der Wär­ meisolierung umgebenen Kapselungsgehäuse (2), wobei die Wär­ meisolierung auf der Tragvorrichtung (8) ruht und das Kapse­ lungsgehäuse (2) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenraum zwischen der Wärmeisolierung und dem Kapselungsgehäuse (2) eine Verteilung der durch die Heizein­ richtung (12) erzeugten Wärme mittels Konvektion stattfindet.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung (1) nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung durch einen wärmeisolierten Container (13, 13a) gebildet ist.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung (1) nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragvorrichtung (8) und/oder eine Antriebsvorrichtung (10) und/oder ein Steuerschrank (9) von der Wärmeisolierung umschlossen sind.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, sowie mit zumindest einer am Kapse­ lungsgehäuse angeordneten Freiluftdurchführung (5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass die Freiluftdurchführung (5, 6) aus der Wärmeisolierung her­ ausragt.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung (1) nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiluftdurchführung (5, 6) gasisoliert ist und mit dem Kapselungsgehäuse (2) einen gemeinsamen Gasraum bildet.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung (1) nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiluftdurchführungen (5, 6) feststoffisoliert sind.