DE102010060696A1

DE102010060696A1 - Gasisolierter Spannungswandler

Info

Publication number: DE102010060696A1
Application number: DE102010060696A
Authority: DE
Inventors: Masanori Osumi; Hiroshi Takeuchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2011-11-03
Anticipated expiration: 2030-11-23
Also published as: JP2011234593A; CN102237193B; CN102237193A; JP5546338B2; DE102010060696B4

Abstract

Für jede von drei Phasen beinhaltet ein gasisolierter Spannungswandler: ein erstes feststehendes Kontaktelement (13), das an einer Primärwicklung (12) eines entsprechenden Spannungswandlers befestigt ist; eine Masseklemme (23), die sich von der Innenseite zur Außenseite eines Metallbehälters (10) erstreckt und dabei vom Metallbehälter (10) elektrisch isoliert ist; ein zweites feststehendes Kontaktelement (14), das an einem Endabschnitt der Masseklemme (23) befestigt ist, der im Metallbehälter (10) angeordnet ist; einen beweglichen Blattkontakt (16), der sich von der axialen Mitte einer Isolationsbetätigungsstange (18) aus in einer radialen Richtung erstreckt; eine Unterbrechungseinheit (1), die an eine gasisolierte Schaltanlage angeschlossen und so ausgelegt ist, dass der bewegliche Blattkontakt (16) in und außer Kontakt mit dem ersten und zweiten feststehenden Kontaktelement gebracht wird; und eine Betätigungseinheit, die an einem Ende der Isolationsbetätigungsstange (18) befestigt ist und bewirkt, dass sich ein freies Ende des beweglichen Blattkontakts dreht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gasisolierten Spannungswandler.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Bei Elektroenergieeinrichtungen wie etwa in Kraftwerken und Umspannstationen besteht die Anforderung, die elektrische Isolierfähigkeit von elektrischen Vorrichtungen zu verbessern, um Isolationsausfälle der elektrischen Vorrichtungen zu verhindern und elektrische Energie auf stabile Weise zu liefern. Aus diesem Grund werden in den letzten Jahren gasisolierte elektrische Vorrichtungen, bei denen die elektrische Isolierung durch ein elektrisch isolierendes Gas mit einer ausgezeichneten elektrischen Isolierfähigkeit bewerkstelligt wird, weitverbreiteter verwendet als elektrische Vorrichtungen, die herkömmliche Luftisolierungsverfahren verwenden, die durch Luft bei Atmosphärendruck bewerkstelligt werden. Darüber hinaus verbreiteten sich Messspannungswandler (im Nachstehenden ”Spannungswandler”) als Mittel zum Messen einer Menge von Strom, der bei einer hohen Spannung in Hochspannungsschaltkreisen fließt, die solche gasisolierte elektrischen Vorrichtungen enthalten.
Spannungswandler sind so ausgelegt, dass eine Hochspannungsspule auf einer Primärseite immer mit dem Hochspannungsschaltkreis verbunden ist, um die Spannung zu wandeln, wohingegen eine Niederspannungsspule auf einer Sekundärseite die Hochspannung misst. Um Gleichstrom- und Wechselstromisolationstests an einer Elektroenergieeinrichtung mit einem Hochspannungsschaltkreis wie etwa einer gasisolierten Schaltanlage (GIS) durchzuführen, ist es notwendig, den Spannungswandler elektrisch von der GIS zu trennen, um zu verhindern, dass der Eisenkern des Spannungswandlers durch magnetische Sättigung durchbrennt.
Weil in einem gasisolierten Spannungswandler, der beispielsweise in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-112128 (1 und 2) offenbart ist, ein Trennschalter vorgesehen ist, ist es möglich, die Spannungswandler elektrisch von der GIS zu trennen, wenn ein Stehspannungstest durchgeführt wird. Es ist möglich, die Spannungswandler wieder elektrisch mit der GIS zu verbinden, wenn der Stehspannungstest abgeschlossen ist.
Als eine Einrichtung zum Durchführen eines Stehspannungstests an einer GIS für jede der Phasen ist eine in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-180360 (1 und 2) offenbarte Massevorrichtung zu Testzwecken so ausgelegt, dass ein Antriebsmechanismus mehrere Massestäbe antreibt, von denen jeder einzeln in und außer Kontakt mit einem entsprechenden der Anschlüsse sein kann, die den Phasen der GIS entsprechen.
Die geprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. S59-20111 (Spalte 4, Zeile 19–25) offenbart ein Verfahren zum Durchführen eines Stehspannungstest vor Ort an einer GIS durch Anregen der Sekundärseite eines Spannungswandlers in Rückwärtsrichtung, ohne dass dabei ein zu Testzwecken vorgesehener Spannungswandler o. dgl. auf der Seite der GIS installiert zu werden braucht.
Nach dem herkömmlichen, in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-112128 offenbarten Verfahren sind die Spannungswandler, die den drei Phasen entsprechen, alle in einem Behälter untergebracht. Somit ist es, wenn ein Stehspannungstest durchgeführt werden soll, nur möglich, die Spannungswandler für die drei Phasen alle gleichzeitig vom Hauptschaltkreis (d. h. der GIS) zu trennen. Weil auch keine Massevorrichtung vorgesehen ist, ist es nicht möglich, jeden der Anschlüsse der GIS, die jeweils den Phasen entsprechen, an Masse zu legen. Um nach dem herkömmlichen, in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-112128 offenbarten Verfahren einen Stehspannungstest in einer Fabrik oder an einem Standort in einem Zustand durchzuführen, in dem zum Beispiel eine Spannung nur an einer der Phasen anliegt, während die anderen beiden Phasen an Masse gelegt sind, ist es im Ergebnis notwendig, eine temporäre Masseverbindung unter Verwendung eines Kabels o. dgl. in einem Behälter herzustellen, in dem die Spannungswandler untergebracht sind, oder eine Masseverbindung herzustellen, indem eine vereinfachte Massevorrichtung installiert wird.
Bei der Massevorrichtung, die in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-180360 offenbart ist, handelt es sich um eine Massevorrichtung, die zum Durchführen eines Stehspannungstests verwendet wird und die nicht dazu ausgelegt ist, permanent an Spannungswandler angeschlossen zu sein. Wenn ein Stehspannungstest in einer Fabrik oder an einem Standort abgeschlossen ist, wird also die Massevorrichtung entfernt, nachdem das elektrisch isolierende Gas aufgefangen wurde, das in dem Behälter vorgesehen wurde, in dem die Spannungswandler untergebracht sind. Nach dem Entfernen der Massevorrichtung muss der Behälter, in dem die Spannungswandler untergebracht sind, wieder mit einem elektrisch isolierenden Gas befüllt werden. In der Folge bleibt ein Problem bestehen, dass nicht nur zusätzliche Zeit zur Behandlung des Gases aufgebracht werden muss, sondern auch noch die Möglichkeit besteht, dass SF₆-Gas, das ein Gas mit Treibhauswirkung ist, während des Gasbehandlungsvorgangs in die Luft freigesetzt werden kann.
Bei dem Stehspannungstest, der in der geprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. S59-20111 offenbart ist, handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Sekundärseite des Spannungswandlers in Rückwärtsrichtung angeregt wird. Wenn dieses Verfahren auf Spannungswandler angewendet wird, die drei Phasen auf einmal enthalten, tritt das Problem auf, dass es nicht möglich ist, die Stehspannungsleistung zwischen den Phasen zu prüfen, weil es nur möglich ist, die Spannung an alle drei Phasen gleichzeitig anzulegen.
Es sollte auch angemerkt werden, dass in dem Fall, in dem ein Stehspannungstestverfahren, das Anregung in Rückwärtsrichtung einsetzt, auf drei Phasen auf einmal enthaltende Spannungswandler angewendet wird, weil eine Masseverbindung hergestellt werden muss, um einen Test für jede der Phasen durchzuführen, es nicht nur notwendig ist, den zusätzlichen Gasbehandlungsschritt durchzuführen, sondern auch die Möglichkeit besteht, dass, falls der Benutzer aus irgendeinem Grund vergessen hat, das Kabel wieder zu entfernen, ein Erdschluss auftreten kann, nachdem die gasisolierte Vorrichtung ihren Betrieb wieder aufgenommen hat.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen gasisolierten Spannungswandler zu erhalten, der in der Lage ist, einen Test vor Ort an einer gasisolierten Schaltanlage Phase für Phase durchzuführen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein gasisolierter Spannungswandler mit drei Spannungswandlungseinheiten bereitgestellt, die drei Phasen entsprechen und in einem mit einem elektrisch isolierenden Gas befüllten Behälter untergebracht sind, wobei der gasisolierte Spannungswandler für jede der drei Phasen Folgendes beinhaltet: ein erstes feststehendes Kontaktelement, das an einer Primärwicklung einer entsprechenden der Spannungswandlungseinheiten angebracht ist; einen Leiter, der so vorgesehen ist, dass er sich von der Innenseite zur Außenseite des Behälters erstreckt und dabei vom Behälter elektrisch isoliert ist; ein zweites feststehendes Kontaktelement, das an einem ersten Endabschnitt des in dem Behälter angeordneten Leiters angebracht ist; ein bewegliches Kontaktelement, das sich von einer axialen Mitte einer Antriebswelle in einer radialen Richtung erstreckt; eine Unterbrechungseinheit, die an einen Hochspannungsschaltkreis angeschlossen und dazu ausgelegt ist, das bewegliche Kontaktelement in und außer Kontakt mit dem ersten feststehenden Kontaktelement und dem zweiten feststehenden Kontaktelement zu bringen; und eine Betätigungseinheit, die an einem Ende der Antriebswelle angebracht ist und bewirkt, dass sich das freie Ende des beweglichen Kontaktelements dreht.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines gasisolierten Spannungswandlers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine andere vertikale Querschnittsansicht des gasisolierten Spannungswandlers nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine horizontale Querschnittsansicht des gasisolierten Spannungswandlers nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Die 4A und 4B sind schematische Einzelleitungsdarstellungen, die Verbindungszustände erläutern, wovon jeder verwendet wird, wenn ein Stehspannungstest von der Seite der GIS aus durchgeführt wird;
5 ist eine schematische Einzelleitungsdarstellung, die einen Verbindungszustand erläutert, der verwendet wird, wenn ein Stehspannungstest mit Anregung in Rückwärtsrichtung durchgeführt wird; und
6 ist eine schematische Einzelleitungsdarstellung, die einen Verbindungszustand erläutert, der verwendet wird, wenn verschiedene Arten von Tests an einer GIS durchgeführt werden, während eine Testvorrichtung an eine Masseklemme angeschlossen ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den folgenden Abschnitten werden beispielhafte Ausführungsformen eines gasisolierten Spannungswandlers nach der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt.
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines gasisolierten Spannungswandlers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine andere vertikale Querschnittsansicht des gasisolierten Spannungswandlers nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine horizontale Querschnittsansicht des gasisolierten Spannungswandlers nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 3 gezeigten Linie A-A. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 3 gezeigten Linie B-B.
Ein Metallbehälter (d. h. ein Behälter) 10 ist so ausgelegt, dass ein Verbindungsteil zur Verbindung mit einer gasisolierten Schaltanlage (nicht gezeigt; im Nachstehenden ”GIS”) durch einen elektrisch isolierenden Abstandshalter (in Nachstehenden ”isolierender Abstandshalter”) 19 derart unterteilt ist, dass ein hermetisch geschlossener Raum darin gebildet ist.
Wie in 3 gezeigt ist, sind Spannungswandler VT, die drei Phasen entsprechen, in dem Metallbehälter 10 untergebracht. Auch ist Schwefelhexafluoridgas (SF₆-Gas) 11, das eine hohe elektrische Isolationsfähigkeit besitzt, in dem Metallbehälter 10 eingeschlossen und steht dabei unter Druck.
Darüber hinaus sind, wie in 1 gezeigt, noch folgende Elemente in dem Metallbehälter 10 untergebracht: die Spannungswandler VT, von denen jeder eine Spannungswandlerprimärwicklung (in Nachstehenden ”Primärwicklung”) 12 und eine Spannungswandlersekundärwicklung (im Nachstehenden ”Sekundärwicklung”) 25; Unterbrechungseinheiten 1, von denen jede an die GIS angeschlossen und so ausgelegt ist, dass ein beweglicher Blattkontakt 16 in und außer Kontakt mit einem ersten feststehenden Kontaktelement 13 und einem zweiten feststehenden Kontaktelement 14 sein kann; und Masseklemmen 23 beinhaltet, bei denen es sich jeweils um einen Leiter handelt, der als Testanschluss oder Masseklemme für die GIS fungiert. Das Gas, mit dem der Metallbehälter 10 befüllt ist, kann auch jedes andere als SF₆-Gas sein, solange es nur eine elektrische Isolationsfähigkeit besitzt.
An der Außenseite des Metallbehälters 10 sind Betätigungseinheiten 26 angebracht, von denen jede an einer Elektroisolationsbetätigungsstange (im Nachstehenden ”Isolationsbetätigungsstange”) 18 befestigt und dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass sich das freie Ende des beweglichen Blattkontakts 16 dreht; Sekundäranschlusskästen 40, von denen jeder an eine entsprechende der Spannungswandlersekundärwicklungen 25 angeschlossen ist; und Erdungsplatten 22, von denen jede eine entsprechende der Masseklemmen 23 mit Masse verbindet.
Um diese Bestandteile des gasisolierten Spannungswandlers nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung auf eine leicht verständliche Weise zu erklären, sind der Einfachheit halber in 1 und 2 nur die Bestandteile gezeigt, die einer Phase entsprechen. Es wäre jedoch anzumerken, dass der gasisolierte Spannungswandler nach der vorliegenden Erfindung so ausgelegt ist, dass, wie in 3 gezeigt, die Spannungswandler VT, die den drei Phasen entsprechen, die Unterbrechungseinheiten 1, die den drei Phasen entsprechen, und die Masseklemmen 23, die den drei Phasen entsprechen, in einem Stück mit dem Metallbehälter 10 zusammengesetzt sind.
In den folgenden Abschnitten werden der Spannungswandler VT, die Unterbrechungseinheit 1 und die Masseklemme 23, die einer Phase entsprechen, im Detail erläutert.
Zuerst wird der Spannungswandler VT erläutert, der als Spannungswandlungseinheit dient. Der Spannungswandler VT umfasst einen Eisenkern 24, der auf der Innenseite des Metallbehälters 10 vorgesehen ist, die Sekundärwicklung 25, die um den Eisenkern 24 gewickelt ist, und die Primärwicklung 12, die um die Sekundärwicklung gewickelt ist.
Das erste in 1 gezeigte feststehende Kontaktelement 13 ist an der Primärwicklung 12 befestigt. Das erste feststehende Kontaktelement besitzt in sich auf der feststehenden Seite ein elektrisch leitendes Kontaktelement 15a. Mit dieser Anordnung wird in einer Situation, in der ein auf der beweglichen Seite befindliches elektrisch leitendes Kontaktelement 29 (siehe 2), das am freien Ende des beweglichen Blattkontakts (d. h. einem beweglichen Kontaktelement) 16 vorgesehen ist, mit dem auf der feststehenden Seite befindlichen elektrisch leitenden Kontaktelement 15a (d. h. während der bewegliche Blattkontakt 16 in der in 1 mit der durchgezogenen Line gezeigten Stellung ist) in Kontakt ist, der Spannungswandler VT über den beweglichen Blattkontakt 16, die Isolationsbetätigungsstange (d. h. eine Antriebswelle) 18 und eine Antriebswellenabschirmung 17 elektrisch mit der entsprechenden Phase der GIS verbunden. Die Einzelheiten des beweglichen Blattkontakts 16, der Antriebswellenabschirmung 17 und der Isolationsbetätigungsstange 18 werden später erläutert.
Als Nächstes wird eine Auslegung der Unterbrechungseinheit 1 erläutert. Die Unterbrechungseinheit 1 umfasst die Isolationsbetätigungsstange 18, die Antriebswellenabschirmung 17 und die Betätigungseinheit 26.
In den folgenden Abschnitten werden die Bestandteile im Detail erläutert, die in der Unterbrechungseinheit 1 enthalten sind.
Die Antriebswellenabschirmung 17 ist an einen Anschlussabschnitt der GIS angeschlossen, der in einem Abschnitt 31 des isolierenden Abstandshalters 19 vorhanden ist, und ist so vorgesehen, dass sie sich vom Anschluss der GIS zur Seite des Spannungswandlers VT erstreckt. Bei der Antriebswellenabschirmung 17 handelt es sich um einen Leiter, der aus Metall hergestellt ist und den Wellenabschnitt der Isolationsbetätigungsstange 18 schwenkbar haltert. Das mittlere Teil der Antriebswellenabschirmung 17 ist U-förmig geformt, wie in 2 gezeigt ist, so dass der bewegliche Blattkontakt 16 im Schlitzabschnitt der U-Form liegt. Aufgrund dieses Aufbaus ist es möglich, wenn ein Stehspannungstest durchgeführt wird, indem eine Spannung von der Seite der GIS her angelegt wird, das elektrische Feld im Hinblick auf den Spannungswandler VT abzuschwächen, indem das Umfeld des beweglichen Blattkontakts 16 abgedeckt wird.
Der bewegliche Blattkontakt 16, der sich von der Mitte der Drehachse der Isolationsbetätigungsstange 18 aus in einer radialen Richtung erstreckt, ist an der Isolationsbetätigungsstange 18 befestigt, die von der Antriebswellenabschirmung 17 schwenkbar gehaltert ist.
Die Isolationsbetätigungsstange 18 steht über ein Wellenabdichtungsgehäuse 27 zur Außenseite des Metallbehälters 10 vor, wie in 2 gezeigt ist.
Das Wellenabdichtungsgehäuse 27 (siehe 2), das an einer Seitenfläche des Metallbehälters 10 angeordnet ist, ist dazu vorgesehen, zu verhindern, dass das SF₆-Gas 11, das hermetisch in dem Metallbehälter 10 unter einem Druck, der höher ist als der atmosphärische Druck, eingeschlossen ist, durch ein Durchdringungsteil nach außen dringt, an dem die Isolationsbetätigungsstange 18 den Metallbehälter 10 durchdringt. Ein O-Ring 21b ist in dem Wellenabdichtungsgehäuse 27 vorgesehen, um den Metallbehälter 10 hermetisch geschlossen zu halten.
Die in 2 gezeigte Betätigungseinheit 26 ist an der sich zur Außenseite des Metallbehälters 10 erstreckenden Isolationsbetätigungsstange 18 befestigt und dazu ausgelegt, mit einem Motor oder einer manuellen Betätigung zu bewirken, dass sich der bewegliche Blattkontakt 16 dreht. Das freie Ende des beweglichen Blattkontakts 16 dreht sich, um eine Rotationsbahn zu ziehen und dabei die Isolationsbetätigungsstange 18 entsprechend einem von der Betätigungseinheit 26 auf die Isolationsbetätigungsstange 18 übertragenen Betätigungsbetrag als Mitte zu nutzen. Wenn sich das freie Ende des beweglichen Blattkontakts 16 dreht, können der Spannungswandler VT und die GIS elektrisch miteinander verbunden und elektrisch voneinander getrennt werden. Wenn sich das freie Ende des beweglichen Blattkontakts 16 dreht, können auch die Masseklemme 23 und die GIS elektrisch miteinander verbunden und elektrisch voneinander getrennt werden.
Als Nächstes werden die Masseklemme 23, die als Masseanschluss oder als ein zu Testzwecken vorgesehener Anschluss fungiert, sowie eine elektrisch isolierende Manschette (im Nachstehenden ”Isoliermanschette”) 20 und die Erdungsplatte 22 erläutert.
Die Isoliermanschette 20 ist an der Seitenfläche des Metallbehälters 10 angeordnet und hat als Funktion, die Masseklemme 23 elektrisch vom Metallbehälter 10 zu isolieren, und ist auch dazu ausgelegt, den Metallbehälter 10 mit einem in ihr vorgesehenen O-Ring 21a hermetisch geschlossen zu halten.
Das zweite feststehende Kontaktelement 14 ist an einem Endabschnitt der Masseklemme 23 befestigt, der in dem Metallbehälter 10 angeordnet ist. Die Masseklemme 23 ist so vorgesehen, dass sie sich aus dem Inneren zum Äußeren des Metallbehälters 10 erstreckt und dabei über die Isoliermanschette 20 elektrisch vom Metallbehälter 10 isoliert ist.
Die Erdungsplatte 22, die aus Metall hergestellt ist und dazu verwendet wird, die GIS an Masse zu legen, ist am anderen Endabschnitt der Masseklemme 23 befestigt, der an der Außenseite des Metallbehälters 10 angeordnet ist. Die Erdungsplatte 22 ist mit einer Schraube 30 o. dgl. mit dem Metallbehälter 10 verbunden, wie in 3 gezeigt ist. Darüber hinaus ist der Metallbehälter 10 über eine Gehäusemasse an Masse gelegt. Dementsprechend werden in einer Situation, in der die Erdungsplatte 22 an der Masseklemme 23 befestigt ist, die sich zur Außenseite des Metallbehälters 10 erstreckt, das zweite feststehende Kontaktelement 14 und die Masseklemme 23 elektrisch an Masse gelegt.
Weil im Spezielleren das in 1 gezeigte zweite feststehende Kontaktelement 14 in sich ein auf der feststehenden Seite befindliches elektrisch leitendes Kontaktelement 15b besitzt, ist in der Situation, in der die Erdungsplatte 22 an der Masseklemme 23 befestigt ist, die sich zur Außenseite des Metallbehälters 10 erstreckt, und auch das auf der beweglichen Seite befindliche elektrisch leitende Kontaktelement 29, das am freien Ende des beweglichen Blattkontakts 16 vorgesehen ist, mit dem auf der feststehenden Seite befindlichen elektrisch leitenden Kontaktelement 15b in Kontakt ist, die Phase der GIS an Masse gelegt. Mit anderen Worten ist die Phase der GIS, während der bewegliche Blattkontakt 16 in der Stellung ist, die mit der unterbrochenen Linie gezeigt ist, die die Antriebswellenabschirmung 17 mit dem zweiten feststehenden Kontaktelement 14 verbindet, wie in 1 gezeigt ist, über die Antriebswellenabschirmung 17, die Isolationsbetätigungsstange 18, den beweglichen Blattkontakt 16 und das zweite feststehende Kontaktelement 14 elektrisch an Masse gelegt.
Hingegen ist in der Situation, in der die Erdungsplatte 22 von der Masseklemme 23 entfernt ist, die sich zur Außenseite des Metallbehälters 10 erstreckt, die Masseklemme 23 nicht mit Masse verbunden. In dieser Situation ist es möglich, indem eine vorbestimmte Testvorrichtung an die Masseklemme 23 angeschlossen wird, verschiedenen Arten von Tests an der GIS durchzuführen, die an einem Standort installiert wurde. Mit anderen Worten fungiert die Masseklemme 23 als Testanschluss für die GIS, wenn die Erdungsplatte 22 entfernt wurde. Indem zum Beispiel eine Testvorrichtung angeschlossen wird, die einen Hauptschaltkreiswiderstand zur Masseklemme 23 misst, und bewirkt wird, dass sich der bewegliche Blattkontakt 16 zur Seite des zweiten feststehenden Kontaktelements 14 dreht und bewirkt wird, dass elektrischer Strom von der Testvorrichtung aus fließt, ist es möglich, den Widerstandswert einer Vorrichtung in der GIS zu messen, die am Standort installiert wurde. Weil die Masseklemme 23, wie hier erläutert, in die Atmosphäre hinausführt und dabei durch die Isoliermanschette 20 vom Metallbehälter 10 elektrisch isoliert gehalten ist, kann die Masseklemme 23 auch als eine Schnittstelle fungieren, an die verschiedene Arten von Testvorrichtungen angeschlossen werden können, wenn ein anderer als ein Stehspannungstest durchgeführt wird.
Als Nächstes wird ein Verhältnis zwischen den Stellungen erläutert, in denen das erste feststehende Kontaktelement 13, das zweite feststehende Kontaktelement 14 und die Isolationsbetätigungsstange 18 vorgesehen sind.
Wie in 1 gezeigt ist, sind das erste feststehende Kontaktelement 13 und das zweite feststehende Kontaktelement 14 mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen diesen auf einem Drehungsbogen des beweglichen Blattkontakts 16 vorgesehen. Im Spezielleren sind das erste feststehende Kontaktelement 13 und das zweite feststehende Kontaktelement 14 so vorgesehen, dass sie in und außer Kontakt mit dem freien Ende des beweglichen Blattkontakts 16 sind, der sich dreht, um eine Rotationsbahn zu ziehen, während die Drehachse der Isolationsbetätigungsstange 18 als Mitte genutzt wird. In 1 ist ein Beispiel gezeigt, in dem die Antriebswellenabschirmung 17 im Hinblick auf die Stelle, an der der Spannungswandler VT angeordnet ist, auf der Seite der Masseklemme 23 vorgesehen ist, wohingegen das freie Ende des beweglichen Blattkontakts 16, das an der Isolationsbetätigungsstange 18 befestigt ist, deren Wellenabschnitt von der Antriebswellenabschirmung 17 gehaltert ist, dazu ausgelegt ist, in und außer Kontakt mit dem ersten feststehenden Kontaktelement 13 und dem zweiten feststehenden Kontaktelement 14 zu sein.
Der vorstehend erwähnte vorbestimmte Zwischenraum bezeichnet einen Abstand, der eine elektrische Isolierung zwischen dem ersten feststehenden Kontaktelement 13 und der Antriebswellenabschirmung 17 sicherstellt, oder einen Abstand, der eine elektrische Isolierung zwischen dem zweiten feststehenden Kontaktelement 14 und der Antriebswellenabschirmung 17 sicherstellt. Zum Beispiel bezeichnet der vorbestimmte Zwischenraum einen Abstand, der eine elektrische Isolierung, wenn SF₆-Gas verwendet wird, oder einen Abstand, der eine elektrische Isolierung, wenn ein anderes elektrisch isolierendes Gas als SF₆-Gas verwendet wird, entsprechend der elektrischen Isolationsfähigkeit des Gases sicherstellt.
Indem, wie vorstehend erläutert, das Positionsverhältnis zwischen dem ersten feststehenden Kontaktelement 13, dem zweiten feststehenden Kontaktelement 14 und der Isolationsbetätigungsstange 18 berücksichtigt wird, ist es möglich, den gasisolierten Spannungswandler nach der vorliegenden Ausführungsform so auszulegen, dass, wie in 3 gezeigt, die Spannungswandler VT, die den drei Phasen entsprechen, in dem Metallbehälter 10 so nahe wie möglich an dessen Mitte vorgesehen sind, und die Betätigungseinheiten 26, die den drei Phasen entsprechen, an der Außenseite des Metallbehälters 10 vorgesehen sind.
In den folgenden Abschnitten werden eine Auslegung und eine Funktion der in 2 gezeigten Sekundäranschlusskästen 40 im Detail erläutert.
Jeder der Sekundäranschlusskästen 40 ist durch eine (nicht gezeigte) Verdrahtung mit der Sekundärwicklung 25 verbunden. Jeder der Sekundäranschlusskästen 40 wird dazu verwendet, nicht nur die Menge an Elektrizität zu messen, die mit einer hohen Spannung während eines Betriebs in der GIS fließt, sondern auch einen Stehspannungstest durchzuführen, indem die GIS in Rückwärtsrichtung von der Sekundärseite des Spannungswandlers VT her angeregt wird.
Als Nächstes wird der Stehspannungstest mit Rückwärtsanregung erläutert. Um zum Beispiel ein Leistungsniveau der GIS zu testen, gibt es verschiedene Testpunkte, die überprüft werden, indem an die in der GIS enthaltenen Vorrichtungen eine Spannung angelegt oder bewirkt wird, dass elektrischer Strom in den in der GIS enthaltenen Vorrichtungen fließt. Im Falle zum Beispiel, dass nur eine Stehspannungsleistung getestet werden soll, ist es möglich, den Test durchzuführen, indem eine Spannung mit Anregung in Rückwärtsrichtung angelegt wird. Um einen Stehspannungstest durchzuführen, indem wie üblich eine Spannung von der Seite der GIS her angelegt wird, wird eine großtechnische Testvorrichtung auf der Seite der GIS installiert, während der bewegliche Blattkontakt 16, wie der in 1 gezeigte, vom Spannungswandler VT abgetrennt wird. In dem Fall hingegen, bei dem ein Stehspannungstest mit Anregung in Rückwärtsrichtung durchgeführt wird, ist es möglich, den Stehspannungstest durchzuführen, ohne dass eine solche großtechnische Testvorrichtung installiert zu werden braucht.
In den folgenden Abschnitten wird ein Betrieb des gasisolierten Spannungswandlers nach der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf die 4 bis 6 erläutert und dabei der elektrische Verbindungszustand zwischen den Spannungswandlern VT und der GIS sowie der elektrische Verbindungszustand zwischen der Masseklemme 23 und der GIS den Drehstellungen des vorstehend beschriebenen beweglichen Blattkontakts 16 zugeordnet.
4A und 4B sind schematische Einzelleitungsdarstellungen, die Verbindungszustände erläutern, die verwendet werden, wenn ein Stehspannungstest von der Seite der GIS aus durchgeführt wird. Im Spezielleren stellt 4A einen Zustand dar, bei dem die Phase der GIS an Masse gelegt ist, wohingegen 4B einen Zustand darstellt, in dem die Phase der GIS vom Spannungswandler VT und der Masseklemme 23 abgetrennt ist.
In der Situation, in der das auf der beweglichen Seite befindliche elektrisch leitende Kontaktelement 29 als Ergebnis dessen mit dem auf der feststehenden Seite befindlichen elektrisch leitenden Kontaktelement 15b in Kontakt ist, dass sich der bewegliche Blattkontakt 16 zur Seite des zweiten feststehenden Kontaktelements 14 gedreht hat und auch die Erdungsplatte 22 an der Masseklemme 23 befestigt ist, die sich zur Außenseite des Metallbehälters 10 erstreckt, ist die Phase der GIS an Masse gelegt, wie in 4A gezeigt ist.
In der Situation hingegen, in der der bewegliche Blattkontakt 16 in der Antriebswellenabschirmung 17 untergebracht ist, so dass das auf der beweglichen Seite befindliche elektrisch leitende Kontaktelement 29 weder mit dem auf der feststehenden Seite befindlichen elektrisch leitenden Kontaktelement 15a noch dem auf der feststehenden Seite befindlichen elektrisch leitenden Kontaktelement 15b in Kontakt ist, ist die dem beweglichen Blattkontakt 16 entsprechende Phase vom Spannungswandler VT und der Masseklemme 23 abgetrennt, wie in 4B gezeigt ist.
Was einen Stehspannungstest betrifft, der von der Seite der GIS aus durchgeführt werden soll, so ist es möglich, den Stehspannungstest zum Beispiel dadurch durchzuführen, dass eine Spannung an die nicht an Masse gelegte Phase angelegt wird, während die beweglichen Blattkontakte 16, die zweien der drei Phasen entsprechen, in dem in 4A gezeigten Zustand sind, wohingegen der Blattkontakt 16, der der anderen Phase entspricht, in dem in 4B gezeigten Zustand ist. Was darüber hinaus einen Stehspannungstest zwischen Leitungen betrifft, so ist es möglich, den Stehspannungstest zwischen den Leitungen durchzuführen, indem eine Spannung an die beiden nicht an Masse gelegten Phasen angelegt wird, während die beweglichen Blattkontakte 16, die zweien der drei Phasen entsprechen, in dem in 4B gezeigten Zustand sind, während der bewegliche Blattkontakt 16, der der anderen Phase entspricht, in dem in 4A gezeigten Zustand ist.
5 ist eine schematische Einzelleitungsdarstellung, die einen Verbindungszustand erläutert, der verwendet wird, wenn ein Stehspannungstest mit Anregung in Rückwärtsrichtung durchgeführt wird. In der Situation, in der das auf der beweglichen Seite befindliche elektrisch leitende Kontaktelement 29 als Ergebnis dessen mit dem auf der feststehenden Seite befindlichen elektrisch leitenden Kontaktelement 15a in Kontakt ist, dass sich der bewegliche Blattkontakt 16 zur Seite des ersten feststehenden Kontaktelements 13 gedreht hat, ist der Spannungswandler VT elektrisch mit der GIS verbunden.
Um einen Stehspannungstest mit Anregung in Rückwärtsrichtung durchzuführen, zum Beispiel, indem die Phase von der Sekundärwicklung 25 her angeregt wird, während der bewegliche Blattkontakt 16, der einer der drei Phasen entspricht, in dem in 5 gezeigten Zustand ist, ist es möglich, eine Spannung entsprechend einem an der GIS durchgeführten Stehspannungstest in die Primärwicklung 12 zu induzieren und den Stehspannungstest zwischen der Phase und Masse durchzuführen. Um darüber hinaus einen Stehspannungstest zwischen Leitungen mit Anregung in Rückwärtsrichtung durchzuführen, während die Blattkontakte 16, die zweien der drei Phasen entsprechen, in dem in 5 gezeigten Zustand sind, sollten die Spannungswandler VT, die diesen beiden Phasen entsprechen, in Rückwärtsrichtung angeregt werden.
6 ist eine schematische Einzelleitungsdarstellung zur Erläuterung eines Verbindungszustands, der verwendet wird, wenn verschiedene Arten von Tests an der GIS durchgeführt werden und dabei eine Testvorrichtung an die Masseklemme 23 angeschlossen ist. In der Situation, in der das auf der beweglichen Seite befindliche elektrisch leitende Kontaktelement 29 als Ergebnis dessen mit dem auf der feststehenden Seite befindlichen elektrisch leitenden Kontaktelement 15b in Kontakt ist, dass sich der bewegliche Blattkontakt 16 zur Seite des zweiten feststehenden Kontaktelements 14 gedreht hat, ist die Masseklemme 23 elektrisch mit der GIS verbunden. Darüber hinaus ist anstelle der Erdungsplatte 22 die Testvorrichtung an die Erdungsklemme 23 angeschlossen.
Wenn zum Beispiel ein Hauptschaltkreiswiderstand gemessen werden soll, ist es möglich, den Widerstandswert zu messen, indem bewirkt wird, dass elektrischer Strom von der Testvorrichtung aus fließt, während die beweglichen Blattkontakte 16, die zweien der drei Phasen entsprechen, in dem in 6 gezeigten Zustand sind.
Wie vorstehend erläutert, ist es möglich, die Antriebswellenabschirmung 17, die Isolationsbetätigungsstange 18 und den beweglichen Blattkontakt 16 nicht nur so auszulegen, dass sie als Unterbrechungsvorrichtung fungieren, sondern auch so, dass sie als Massevorrichtung wirken.
Darüber hinaus sind in der Situation, in der das freie Ende jedes der beweglichen Blattkontakte 16, die allen der Phasen entsprechen, mit dem entsprechenden der auf der feststehenden Seite befindlichen elektrisch leitenden Kontaktelemente 15a in Kontakt ist, die GIS und die Spannungswandler VT in einem normalen Verbindungszustand, so dass es möglich ist, die Spannung jeder der Phasen der GIS zu messen.
Wie vorstehend erläutert, ist der gasisolierte Spannungswandler nach der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass der einzelne Metallbehälter 10 mit den Spannungswandlern VT, den Unterbrechungseinheiten 1 und den Masseklemmen 23, die den drei Phasen entsprechen, versehen ist, während es möglich ist, jede der Unterbrechungseinheiten 1 einzeln zu betätigen, indem dazu die entsprechende der Betätigungseinheiten 26 eingesetzt wird. Als Ergebnis ist es möglich, vorteilhafte Wirkungen wie nachstehend beschrieben zu erzielen:
Zunächst besteht, wenn der gasisolierte Spannungswandler nach der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, keine Notwendigkeit, die Arbeit auszuführen, eine zur Testzwecken vorgesehene Massevorrichtung anzubringen und zu entfernen. Zusätzlich ist jeder der Spannungswandler VT dazu ausgelegt, mit der GIS elektrisch verbunden und von der GIS elektrisch abgetrennt zu werden, und zwar als Ergebnis dessen, dass sich das freie Ende des entsprechenden der Blattkontakte 16 dreht. Mit diesen Anordnungen ist es möglich, einen Stehspannungstest von der Seite der GIS aus für jede der Phasen durchzuführen. Außerdem besteht keine Notwendigkeit, die Arbeit des Auffangens und Auffüllens des elektrisch isolierenden Gases auszuführen, die erforderlich ist, wenn die zu Testzwecken vorgesehene Massevorrichtung zu entfernen wäre. Somit ist es möglich, die Menge an Arbeit, mit der ein Stehspannungstest vor Ort verbunden ist, der durchgeführt wird, nachdem die GIS installiert wurde, im Vergleich zu der Situation stark zu reduzieren, in der ein herkömmlicher gasisolierter Spannungswandler verwendet wird.
Als zweite vorteilhafte Wirkung umfasst der gasisolierte Spannungswandler nach der vorliegenden Ausführungsform die Sekundäranschlusskästen 40, wovon jeder die Sekundärwicklung 25 anregt, die in dem entsprechenden der Spannungswandler VT enthalten ist. Somit ist es möglich, einen Stehspannungstest mit Anregung in Rückwärtsrichtung für jede der Phasen durchzuführen. Mit anderen Worten ist es auch möglich, jeden der Spannungswandler VT nicht nur als Spannungswandler sondern auch als Stehspannungstestvorrichtung zu verwenden. Folglich ist es möglich, einen Stehspannungstest durchzuführen, ohne dass dabei eine großtechnische Testvorrichtung auf der Seite der GIS installiert zu werden braucht.
Als dritte vorteilhafte Wirkung ist es möglich, wenn ein Stehspannungstest von der Seite der GIS aus durchgeführt wird, in der Situation, in der eine Möglichkeit besteht, dass der Eisenkern 24 aufgrund des Verhältnisses zwischen der Spannung und Frequenz während des Stehspannungstests gesättigt werden könnte, den Stehspannungstest an der GIS durchzuführen, während der Spannungswandler VT elektrisch abgetrennt ist, indem sich der bewegliche Blattkontakt 16, der irgendeiner beliebigen Phase entspricht, in der Antriebswellenabschirmung 17 umhüllt befindet, was in einer Zwischenstellung vorgesehen ist.
Als vierte vorteilhafte Wirkung ist es möglich, zu bewirken, dass die Masseklemme 23 nicht nur als zu Testzwecken vorgesehene Massevorrichtung sondern auch als eine andere Testvorrichtung als die zu Testzwecken vorgesehene Massevorrichtung fungiert. Indem eine vorbestimmte Testvorrichtung an die Masseklemme 23 angeschlossen wird, ist es folglich auch möglich, zum Beispiel einen Test an einem in der GIS enthaltenen Stromwandler oder einen Test zum Messen eines Widerstandswerts durchzuführen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Spannungswandler, die Masseklemmen und die Unterbrechungseinheiten, die den drei Phasen entsprechen, alle in dem einzelnen Behälter untergebracht, während es dabei möglich ist, den Unterbrechungsvorgang am Spannungswandler und der Masseklemme für jede der Phasen vorzunehmen, indem die entsprechende der Betätigungseinheiten eingesetzt wird, die jeweils in Übereinstimmung mit den Phasen vorgesehen sind. Somit ist eine vorteilhafte Wirkung erzielt, bei der es möglich ist, einen Test vor Ort an der gasisolierten Schaltanlage Phase für Phase durchzuführen.
Obwohl die Erfindung um einer vollständigen und klaren Offenbarung Willen im Hinblick auf konkrete Ausführungsformen beschrieben wurde, sind die beigefügten Ansprüche dahingehend nicht eingeschränkt, sondern sollten so aufgefasst werden, dass sie alle für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlichen Modifizierungen und alternativen Konstruktionen verkörpern, die klar in die hier dargelegte Grundlehre fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-112128 [0004, 0007]
JP 2004-180360 [0005, 0008]
JP 59-20111 [0006, 0009]

Claims

Gasisolierter Spannungswandler mit Spannungswandlungseinheiten, die drei Phasen entsprechen und in einem mit einem elektrisch isolierenden Gas befüllten Behälter untergebracht sind, wobei der gasisolierte Spannungswandler für jede der drei Phasen umfasst: ein erstes feststehendes Kontaktelement, das an einer Primärwicklung einer entsprechenden der Spannungswandlungseinheiten befestigt ist; einen Leiter, der so vorgesehen ist, dass er sich von der Innenseite zur Außenseite des Behälters erstreckt und dabei vom Behälter elektrisch isoliert ist; eine zweites feststehendes Kontaktelement, das an einem ersten Endabschnitt des in dem Behälter angeordneten Leiters befestigt ist; ein bewegliches Kontaktelement, das sich von einer axialen Mitte einer Antriebswelle in einer radialen Richtung erstreckt; eine Unterbrechungseinheit, die an einen Hochspannungsschaltkreis angeschlossen und dazu ausgelegt ist, das bewegliche Kontaktelement in und außer Kontakt mit dem ersten feststehenden Kontaktelement und dem zweiten feststehenden Kontaktelement zu bringen; und eine Betätigungseinheit, die an einem Ende der Antriebswelle befestigt ist und bewirkt, dass sich ein freies Ende des beweglichen Kontaktelements dreht.
Gasisolierter Spannungswandler nach Anspruch 1, wobei das erste feststehende Kontaktelement und das zweite feststehende Kontaktelement so vorgesehen sind, dass sie in und außer Kontakt mit dem freien Ende des beweglichen Kontaktelements sind, das sich dreht, indem eine Drehachse der Antriebswelle als Mitte genutzt wird, während die Antriebswelle von der Unterbrechungseinheit schwenkbar gehaltert ist.
Gasisolierter Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, darüber hinaus einen Sekundäranschlusskasten umfassend, der eine Sekundärwicklung anregt, die um einen Eisenkern jeder der Spannungswandlungseinheiten gewickelt ist.
Gasisolierter Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, darüber hinaus eine Erdungsplatte umfassend, die an einem zweiten Endabschnitt des Leiters, der außerhalb des Behälters angeordnet ist, befestigt und dazu ausgelegt ist, den Hochspannungsschaltkreis an Masse zu legen.
Gasisolierter Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Leiter als Testanschluss für den Hochspannungsschaltkreis fungiert, wenn die Erdungsplatte am zweiten Endabschnitt des Leiters entfernt wurde.