DE102017216277A1

DE102017216277A1 - Ultrahochspannungs-Leistungsschalter und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102017216277A1
Application number: DE102017216277.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Chyla; Stefan Giere; Volker Lehmann; Jens Schimmelpfennig; Jörg Teichmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) und dessen Verwendung, ausgebildet zum Schalten von mehr als 1200 kV pro Pol, mit wenigstens einer Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5), welche von wenigstens einem Isolatorgehäuse (8) umfasst ist, und mit wenigstens einem Stützisolator (9), auf welchem die wenigstens eine Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5) mit dem wenigstens einen Isolatorgehäuse (8) angeordnet ist. Jeweils pro Pol ist ein T-förmiger Träger (6) umfasst, welcher im horizontalen Teil der T-Form die wenigstens eine Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5) zum Schalten des Pols umfasst und welcher im vertikalen Teil der T-Form den Stützisolator (9) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultrahochspannungs-Leistungsschalter und dessen Verwendung, ausgebildet zum Schalten von mehr als 1200 kV pro Pol, mit wenigstens einer Unterbrechereinheit, welche von wenigstens einem Isolatorgehäuse umfasst ist, und mit wenigstens einem Stützisolator, auf welchem die wenigstens eine Unterbrechereinheit mit dem wenigstens einen Isolatorgehäuse angeordnet ist.
Ein Hochspannungsleistungsschalter, insbesondere zum Schalten von Spannungen im Bereich von einigen Kilovolt und/oder Strömen im Bereich von einigen Ampere, ist z. B. aus der DE 1 198 901 B bekannt. Der Freiluft-Hochspannungs-Leistungsschalter umfasst für einen Pol mehrere in Reihe geschaltete Unterbrechereinheiten, welche in Löschkammern auf Tragisolatoren angeordnet sind. Die Tragisolatoren sind jeweils säulenförmig, senkrecht auf Gestellen angeordnet, und jeder Tragisolator trägt zwei Löschkammern mit waagerechter Längsachse. Kondensatoren sind seitlich an den Tragisolatoren angebracht und stützen die Löschkammern jeweils an den Enden, an welchen die elektrischen Anschlüsse angeordnet sind. Ein Steuerkasten ist neben den Gestellen aufgestellt und über Rohre mit den Löschkammern verbunden, wodurch ein Öffnen und Schließen des Schalters bewirkbar ist.
Für Ultrahochspannungs-Leistungsschalter sind Schaltspannungen von über 1000 kV, insbesondere über 1200 kV pro Pol notwendig. Zu schaltende Ströme liegen im Bereich von einigen hundert Ampere. Ein Aufbau eines Ultrahochspannungs-Leistungsschalters analog dem Aufbau des Leistungsschalters der DE 1 198 901 B , erfordert eine hohe Anzahl an Tragisolatoren mit Löschkammern, welche nebeneinander angeordnet werden und in Reihe verschaltet werden. Dadurch ist viel Stellfläche für die Traggestelle notwendig, auf welchen die Tragisolatoren angeordnet sind, was mit hohem Materialaufwand und hohen Kosten verbunden ist. Zusätzliche Einrichtungen, wie z. B. die Kondensatoren der DE 1 198 901 B , zum Stützen der waagerecht angeordneten Löschkammern bzw. von Unterbrechereinheiten, erhöhen die Kosten und können zu elektrischen Überschlägen führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ultrahochspannungs-Leistungsschalter und dessen Verwendung anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme vermeiden. Insbesondere ist es Aufgabe, einen einfachen, kompakten und kostengünstigen Ultrahochspannungs-Leistungsschalter anzugeben, welcher für hohe Spannungsebenen auslegbar ist und mechanisch stabil sowie langlebig ist, insbesondere ohne zusätzliche Stützeinrichtungen zu benötigen.
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ultrahochspannungs-Leistungsschalter gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch die Verwendung des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ultrahochspannungs-Leistungsschalters und dessen Verwendung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
Ein erfindungsgemäßer Ultrahochspannungs-Leistungsschalter, ausgebildet zum Schalten von mehr als 1200 kV pro Pol, weist wenigstens eine Unterbrechereinheit, welche von wenigstens einem Isolatorgehäuse umfasst ist, und wenigstens einen Stützisolator auf, auf welchem die wenigstens eine Unterbrechereinheit mit dem wenigstens einen Isolatorgehäuse angeordnet ist. Jeweils pro Pol ist genau ein T-förmiger Träger umfasst, welcher im horizontalen Teil der T-Form die wenigstens eine Unterbrechereinheit zum Schalten des Pols umfasst und welcher im vertikalen Teil der T-Form den wenigstens einen Stützisolator umfasst.
Durch den genau einen T-förmigen Träger pro Pol des erfindungsgemäßen Ultrahochspannungs-Leistungsschalters ist ein einfacher, kompakter und kostengünstiger Aufbau des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters gegeben, welcher für hohe Spannungsebenen oberhalb von 1000 kV, insbesondere von 1200 kV auslegbar ist. Der erfindungsgemäße Ultrahochspannungs-Leistungsschalter ist mechanisch stabil und langlebig.
Der erfindungsgemäße Ultrahochspannungs-Leistungsschalter kann wenigstens drei T-förmige Träger mit jeweils wenigstens einer Unterbrechereinheit umfassen, wobei jedem Träger ein Pol zugeordnet ist bzw. jedem Pol ein Träger zugeordnet ist. Dadurch kann für Drehstrom, mit drei Phasen, jede Phase durch einen Pol unabhängig von den anderen Phasen insbesondere geregelt oder gesteuert geschaltet werden. Die Stützisolatoren können ausgebildet sein, jeweils den horizontalen Teil des Trägers langzeitstabil ohne weitere Stützeinrichtungen zu tragen. Es können zusätzliche Stützeinrichtungen z. B. gegen Erdbeben vorgesehen sein. Die Stützisolatoren können aber derart ausgelegt sein, dass die normalen Belastungen, welche z. B. durch das Gewicht des horizontalen Teils mit den Unterbrechereinheiten und Isolatorgehäusen entstehen, durch die Stützisolatoren langzeitstabil kompensiert werden können. Dazu können Materialauswahl, Form und Wandstärken der Stützisolatoren beitragen.
Der erfindungsgemäße Ultrahochspannungs-Leistungsschalter kann genau vier Unterbrechereinheiten pro Pol umfassen. Es können genau vier Unterbrechereinheiten jeweils von einem T-förmigen Träger umfasst sein. Dadurch können hohe Schaltspannungen größer 1200 kV, bei Reihenschaltung der Unterbrechereinheiten des jeweiligen Pols, erreicht werden.
Eine Unterbrechereinheit kann von mehr als einem Isolatorgehäuse umfasst sein, insbesondere von ineinander verschachtelten Isolatorgehäusen. Dadurch kann bei hohen Spannungsebenen die isolierende Wirkung erhöht werden und ein kompakter Aufbau ermöglicht werden. Z. B. kann eine Vakuumröhre als Unterbrechereinheit in einem äußeren Isolatorgehäuse angeordnet sein. Gasgefüllte Leistungsschalter, insbesondere mit Nennstrom- und Lichtbogenkontakt, können in einem Gehäuse mit Schaltgas angeordnet sein, z. B. mit SF₆, und das Gehäuse kann in einem zweiten Gehäuse, z. B. befüllt mit Clean Air, angeordnet sein, für eine gute elektrische Isolation nach außen hin. Das äußere Gehäuse kann desweiteren gegen Witterungseinflüsse schützen.
Jede Unterbrechereinheit kann eine Längsachse aufweisen, und Unterbrechereinheiten eines gemeinsamen Trägers können auf unterschiedlichen Längsachsen angeordnet sein, insbesondere im Wesentlichen auf gegeneinander parallelen verschobenen Längsachsen. Dadurch können optimale Anordnungen der Unterbrechereinheiten insbesondere mit Widerständen und/oder Kondensatoren auf kompaktem Raum ermöglicht werden, insbesondere bei guter Nutzung des Raums im Inneren eines Gehäuses und/oder von Unterbrechereinheit mit unterschiedlichen Gehäusen befestigt am Stützisolator und/oder einem Umlenkgetriebe.
Der Träger kann eine Höhe von wenigstens 7 m aufweisen. Dadurch ist bei hohen Spannungen, insbesondere größer 1200 kV eine gute bzw. ausreichende elektrische Isolation entlang der Längsachse des Trägers gegenüber dem Erdpotential möglich, mit sicherer Entfernung der Unterbrechereinheiten vom Boden und/oder von Wartungspersonal am Boden.
Die Stützisolatoren können säulenförmig ausgebildet sein, insbesondere mit einer kreiszylindrischen und/oder konischen Form. Die Stützisolatoren können rohrförmig sein, insbesondere aus unterschiedlichen Elementen mit nach oben hin abnehmenden Durchmesser aufgebaut. Durch eine kreiszylindrische Form ist eine hohe mechanische Stabilität möglich, wobei zusätzlich bei konischer Form die Belastung unterer Bereiche der Stützisolatoren durch Gewichtseinsparung im oberen Bereich der Stützisolatoren reduziert werden kann.
Die Unterbrechereinheiten mit Isolatorgehäuse können wenigstens eine Länge von 2400 mm aufweisen. Dadurch kann eine ausreichende elektrische Isolation zwischen äußeren elektrischen Anschlüssen erreicht werden, an denen Fernleitungen, elektrische Verbraucher und/oder Stromerzeuger angeschlossen werden können, welche zu- bzw. abgeschaltet werden können. Die Isolatorgehäuse der Unterbrechereinheiten können eine konische Form aufweisen. Dabei kann das Ende des Isolatorgehäuses mit dem größeren äußeren Durchmesser in Richtung Längsachse des Stützisolators weisen und zur Befestigung der Unterbrechereinheiten mit Isolatorgehäusen am Stützisolator und/oder an einem Umlenkgetriebe auf dem Stützisolator dienen. Das Ende des Isolatorgehäuses mit dem kleineren Durchmesser kann von dem Stützisolator wegweisen, in Richtung äußere elektrische Anschlüsse. Dadurch werden eine Gewichtsersparnis und eine höhere mechanische Stabilität ermöglicht.
Die Isolatorgehäuse und/oder die Stützisolatoren können Silikon, Keramik und/oder Kompositwerkstoffe umfassen, insbesondere befüllt mit einem Isoliergas, insbesondere SF₆ und/oder Clean Air. Dadurch ist eine gute elektrische Isolation entlang der Längsachse der Stützisolatoren und/oder der Isolatorgehäuse möglich, insbesondere bei geöffneten Kontakten der Unterbrechereinheiten zwischen den äußeren elektrischen Anschlüssen.
Die Unterbrechereinheiten können wenigstens einen Schaltkopf mit wenigstens einem Einschaltwiderstand und/oder mit wenigstens einem Steuerkondensator umfassen. Der wenigstens eine Einschaltwiderstand und/oder der wenigstens eine Steuerkondensator können in einem Gehäuse mit dem wenigstens einen Schaltkopf angeordnet sein, und oder in benachbarten, separaten Gehäusen. Ein kompakter Aufbau wird bei benachbarter Anordnung des wenigstens einen Schaltkopfs und des wenigstens einen Einschaltwiderstands und/oder des wenigstens einen Steuerkondensators möglich.
Wenigstens ein Antrieb kann umfasst sein, insbesondere seitlich am Träger angeordnet. Der Antrieb kann auch an den Unterbrechereinheiten direkt oder entlang der Längsachse des Stützisolators angeordnet sein. Durch die Befestigung des Antriebs direkt am Träger kann ein zusätzliches Fundament für den Antrieb bzw. Antriebsschrank eingespart werden. Elemente einer kinematischen Kette können umfasst sein, insbesondere Umlenkgetriebe und/oder Schaltstangen, zum Übertragen einer Antriebsbewegung vom Antrieb auf die Unterbrechereinheiten zum insbesondere gleichzeitigen und/oder zeitlich versetzten Schalten der Unterbrechereinheiten.
Eine erfindungsgemäße Verwendung des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Ultrahochspannungs-Leistungsschalters, umfasst, dass der Ultrahochspannungs-Leistungsschalter in einer Freiluft-Schalteinrichtung mit drei Polen eingesetzt wird, zum Verbinden und/oder Trennen des Strompfads zwischen insbesondere elektrischen Freiluftleitungen und/oder Verbrauchern und/oder Stromerzeugern.
Das Verbinden und/oder Trennen des Strompfads kann über den Ultrahochspannungs-Leistungsschalter einzeln zeitlich aufeinanderfolgend pro Pol oder gleichzeitig für zwei Pole und/oder gleichzeitig für alle Pole erfolgen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters gemäß Anspruch 12 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Ultrahochspannungs-Leistungsschalters gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in der einzigen Figur dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigt die

Figur schematisch in Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Ultrahochspannungs-Leistungsschalter 1 mit einem T-förmigen Träger 6 für einen Pol von einer Seite betrachtet, wobei der Träger 6 vier Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5, in Reihe geschaltet aufweist, welche auf einem gemeinsamen Stützisolator 9 angeordnet sind.

In 1 ist in Schnittansicht ein Pol eines erfindungsgemäßen Ultrahochspannungs-Leistungsschalters 1, ausgebildet zum Schalten von mehr als 1200 kV pro Pol, von einer Seite betrachtet dargestellt. Vier Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 sind in zwei Isolatorgehäusen 8 angeordnet, mit jeweils zwei Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 pro Isolatorgehäuse 8. Die Isolatorgehäuse 8 mit den Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 sind über ein Umlenkgetriebe 7 auf einem Stützisolator 9 befestigt. Die Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 sind hintereinander elektrisch in Reihe geschaltet, wischen zwei äußeren elektrischen Anschlüssen 14 angeordnet. Insbesondere elektrische Freileitungen, Verbraucher und/oder Stromerzeuger sind an den äußeren elektrischen Anschlüssen 14 anschließbar und können über den erfindungsgemäßen Ultrahochspannungs-Leistungsschalters 1 elektrisch zu- bzw. abgeschaltet werden. Der elektrische Strompfad zwischen den äußeren elektrischen Anschlüssen 14, welche jeweils am äußeren, vom Stützisolator wegweisenden Ende des Isolatorgehäuses 8 angeordnet sind, ist über die Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 zu öffnen und/oder elektrisch zu schließen.
Die Bewegungsenergie zum Öffnen und/oder Schließen der Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 wird beim Schalten von einem Antrieb 10 bereitgestellt. Der Antrieb 10 ist z. B. ein Federspeicherantrieb und/oder ein Motor, und umfasst z. B. Getriebeelemente. Über Elemente einer kinematischen Kette 11, insbesondere Umlenkgetriebe 7, Schaltstangen und/oder Seile, wird die Bewegungsenergie vom Antrieb 10 auf die Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 übertragen. Die Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 sind z. B. Vakuumschalter und/oder gasisolierte Leistungsschalter, insbesondere mit Nenn- und Lichtbogenkontakten, welche Schaltkontakte mit wenigstens einem beweglichen Kontaktstück aufweisen. Die Bewegungsenergie des Antriebs 10 wird beim Ein- und beim Ausschalten über Elemente der kinematischen Kette 11 auf die beweglichen Kontaktstücke der Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 übertragen, wodurch die Kontakte geschlossen bzw. geöffnet werden.
Im Ausführungsbeispiel der Figur sind vier Unterbrechereinheiten dargestellt, z. B. mit vier beweglichen Kontaktstücken in vier hintereinander angeordneten, in Reihe verschalteten Vakuumröhren und/oder mit z. B. acht beweglichen Kontaktstücken in vier hintereinander angeordneten, in Reihe verschalteten gasisolierten Leistungsschaltern, insbesondere mit Nenn- und Lichtbogenkontakten. Die Kontakte können gleichzeitig geschaltet werden, insbesondere Kontakte der Vakuumröhren, oder in einer zeitlichen Reihenfolge, insbesondere Nenn- und Lichtbogenkontakte, wobei zuerst die Lichtbogenkontakte beim Einschalten geschlossen werden und zuerst die Nennstromkontakte beim Ausschalten geöffnet werden, insbesondere alle Kontakte einer bestimmten Art der vier Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 gleichzeitig.
Die Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 sind im Ausführungsbeispiel der Figur auf einer gemeinsamen Achse koaxial zwischen den äußeren elektrischen Anschlüssen 14 angeordnet. Die Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 werden räumlich von zwei Isolatorgehäusen 8 umfasst, welche ebenfalls koaxial zu den Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 angeordnet sind. Die Isolatorgehäuse 8 sind z. B. hohlzylinderförmig, insbesondere mit einem kreisrunden Querschnitt, länglich ausgebildet, und weisen z. B. an der äußeren Oberfläche Rippen auf, insbesondere in Form von Ringen, welche eine Verbesserung der äußeren elektrischen Isolation entlang der Längsachse ergeben. Die zwei Isolatorgehäuse 8, jeweils mit zwei Unterbrechereinheiten 2, 3 und 4, 5, sind über ein Umlenkgetriebe 7 miteinander verbunden. Die Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 sind insbesondere über Flansche, Schraub-, Niet-, Schweiß-, Klemm- und/oder Klebverbindungen mit dem Umlenkgetriebe 7 bzw. dessen Gehäuse mechanisch verbunden. Die Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 weisen z. B. eine Länge bzw. Schlagweite von mindestens 2400 mm auf.
Senkrecht zur gemeinsamen horizontalen Achse der Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 ist ein Stützisolator 9 mit seiner Längsachse angeordnet, wobei der Stützisolator 9 am oberen Ende mit dem Umlenkgetriebe 7 bzw. dessen Gehäuse mechanisch verbunden ist. Eine Verbindung erfolgt insbesondere über Flansche, Schraub-, Niet-, Schweiß-, Klemm- und/oder Klebverbindungen. Der Stützisolator 9 trägt mechanisch die Isolatorgehäuse 8 mit den Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 sowie das Umlenkgetriebe 7. Der Stützisolator 9 ist im Ausführungsbeispiel der Figur auf einem weiteren Stützisolator 9 angeordnet, insbesondere über einen Flansch 12 miteinander verbunden. Die Stützisolatoren 9 sind z. B. hohlzylinderförmig, insbesondere mit einem kreisrunden Querschnitt, länglich ausgebildet, und weisen z. B. an der äußeren Oberfläche Rippen auf, insbesondere in Form von Ringen, welche eine Verbesserung der äußeren elektrischen Isolation entlang der Längsachse ergeben.
Die Isolatorgehäuse 8 und/oder Stützisolatoren 9 sind z. B. aus Keramik, Silikon und/oder einem Kompositwerkstoff aufgebaut bzw. umfassen diese Materialien. Die Stützisolatoren 9 sind mechanisch stabil ausgeführt, mit einer Wandstärke, welche ausgelegt ist, insbesondere Gewichtskräfte der Isolatorgehäuse 8 mit den Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 sowie des Umlenkgetriebes 7 aufzunehmen. Im Inneren sind die Isolatorgehäuse 8, das Umlenkgetriebe 7 und/oder die Stützisolatoren 9 mit einem Isoliergas und/oder Schaltgas befüllt, z. B. Clean Air und/oder SF₆. Elemente einer kinematischen Kette 11, z. B. eine Schaltstange, sind beweglich im Inneren der Stützisolatoren 9 angeordnet, um beim Schalten die Bewegungsenergie zu übertragen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur sind die Stützisolatoren 9 zwischen zwei Umlenkgetrieben 7 angeordnet, wobei an einem Umlenkgetriebe 7 auf den Stützisolatoren 9 die Isolatorgehäuse 8 mit den Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 angeordnet sind, und an dem anderen Umlenkgetriebe 7 unterhalb der Stützisolatoren 9 der Antrieb 10 angeordnet ist, insbesondere seitlich befestigt. Die Umlenkgetriebe 7 umfassen z. B. Gehäuse aus Blech und/oder Gusseisen. Das untere Umlenkgetriebe 7 ist auf einem Traggestell 13 angeordnet, welches z. B. die Form eines H- oder T-Trägers aufweist, insbesondere aus Stahl. Das Traggestell 13 ist auf dem und/oder im Boden bzw. Untergrund des Hochspannungs-Leistungsschalters 1 befestigt und/oder verankert, insbesondere in einem Fundament aus Beton.
Die Stützisolatoren 9, insbesondere verbunden über einen Flansch 12, die Umlenkgetriebe 7 und der Träger 13 bilden eine Säulenform aus, mit einer vertikalen Längsachse, welche im Wesentlichen senkrecht zur horizontalten Ebene des Untergrunds ist. Der Antrieb 10 ist seitlich an der Säule befestigt. Die Säule weist z. B. eine Höhe von 7 m auf, um eine ausreichende elektrische Isolation der Unterbrechereinheiten vom Erdpotential und/oder Sicherheitsabstand von Wartungspersonal auf Höhe des Antriebs 10 und/oder des Untergrunds herzustellen. Die Isolatorgehäuse 8 mit den Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 und das Umlenkgetriebe 7 auf dem Stützisolator 9, sind auf einer gemeinsamen Achse koaxial angeordnet, insbesondere im Wesentlichen parallel zur horizontalten Ebene des Untergrunds, d. h. horizontal. Die horizontale Achse der Isolatorgehäuse 8 schneidet die vertikale Längsachse der Stützisolatoren 9 im Bereich des Umlenkgetriebes 7, und die Achsen sind im Wesentlichen senkrecht zueinander. Die Isolatorgehäuse 8 und das Umlenkgetriebe 7 auf dem Stützisolator 9 sowie die Stützisolatoren 9, insbesondere verbunden über einen Flansch 12, die Umlenkgetriebe 7 und der Träger 13 insbesondere in Säulenform, ergeben einen Träger 6 des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters 1 in T-Form, welcher im Wesentlichen senkrecht auf dem Untergrund angeordnet ist. Der Träger 6, insbesondere die Stützisolatoren 9, sind derart ausgeführt, dass keine weiteren Stützeinrichtungen wie z. B. Stützstangen für einen langzeitstabilen Aufbau des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters 1 notwendig sind. Es können Einrichtung, z. B. zum Schutz bei Erdbeben, vom Ultrahochspannungs-Leistungsschalter 1 umfasst sein, z. B. Stützer und/oder Schwingungsdämpfer im Fundament.
Zum Schalten mehrerer Phasen bzw. Pole umfasst der erfindungsgemäße Ultrahochspannungs-Leistungsschalter 1 für jeden zu schaltenden Pol genau einen zuvor beschriebenen Träger 6 mit einer Säulenform, umfassend insbesondere Stützisolatoren 9 verbunden über z. B. Flansche 12, Umlenkgetriebe 7 und Träger 13. Bei Drehstrom, d. h. drei Phasen, umfasst der Ultrahochspannungs-Leistungsschalter 1 drei unabhängig voneinander aufgestellte, z. B. parallel zueinander angeordnete T-Träger, mit z. B. jeweils vier in Reihe geschalteten Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5. Jeder Träger 6 weist insbesondere einen eigenen Antrieb 10 auf, wobei die Antriebe 10 z. B. von einer Zentrale einzeln oder gemeinsam insbesondere geregelt oder gesteuert geschaltet werden können, zum Schalten des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters 1. Kommunikationseinrichtungen, Sensoren, und/oder Steuereinrichtungen können jeweils von den Trägern 6 und/oder den zugeordneten Antrieben 10 umfasst sein.
Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel kann mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. Stützisolatoren 9 kreiszylinderförmig oder konisch, nach oben hin enger zulaufend ausgeführt sein. Es können ein, zwei oder mehr Stützisolatoren 9 pro Träger 6 umfasst sein. Der oder die Stützisolatoren 9 können auf einem Umlenkgetriebe 7 angeordnet sein, mit seitlich befestigtem Antrieb 10. Der Antrieb 10 kann alternativ direkt unter den Stützisolatoren 9 oder auf den Stützisolatoren 9 angeordnet sein, womit das Umlenkgetriebe 7 eingespart werden kann. Der oder die Stützisolatoren 9 können direkt auf dem Untergrund bzw. Fundament befestigt sein, womit das Traggestell 13 eingespart werden kann. Das Traggestell 13 kann aus einem H- oder T-förmigen insbesondere Stahlträger bestehen, oder mehrere Träger umfassen. Es können unterschiedliche Materialien verwendet werden. So können z. B. Träger aus Aluminium verwendet werden, Gehäuse können z. B. aus Blech oder Plastik sein, und/oder Elemente der kinematischen Kette 11 können z. B. aus Stahl, Aluminium, GFK oder Plastik sein.
Isolatorgehäuse 8 können kreiszylindrische Form aufweisen oder z. B. konisch sich vom Umlenkgetriebe 7 weg verengen bzw. verjüngen. Es können weitere Isolatorgehäuse 8 vorgesehen sein, insbesondere parallel zu den Isolatorgehäusen 8 der Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5, z. B. mit Widerständen und/oder Kondensatoren. Widerstände und/oder Kondensatoren können alternativ oder zusätzlich in den Isolatorgehäusen 8 der Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 mit angeordnet sein. Dazu können Isolatorgehäuse 8 z. B. zylindrische Form mit elliptischer Grundfläche aufweisen. Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 und/oder Widerständen und/oder Kondensatoren können auf einer oder unterschiedlichen Achsen angeordnet sein. Insbesondere Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 eines Pols können auf unterschiedlichen, z. B. parallel zueinander verschobenen Achsen angeordnet sein. Die T-förmigen Träger 6 unterschiedlicher Pole können parallel zueinander angeordnet sein, oder insbesondere mit Längsachsen der Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 unterschiedlicher Pole gegeneinander verdreht, d. h. die Längsachsen schließen einen Winkel ungleich Null ein. Es können pro Pol ein, zwei oder mehr Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 insbesondere in Reihe verschaltet umfasst sein, zum Schalten hoher Spannungen z. B. oberhalb von 1200 kV. Zum Schalten hoher Ströme können Unterbrechereinheiten 2, 3, 4, 5 umfasst sein, welche elektrisch parallel verschaltet sind, insbesondere zum Schalten von Strömen im Bereich von einigen hundert Ampere.
Bezugszeichenliste

1: Ultrahochspannungs-Leistungsschalter
2: erste Unterbrechereinheit
3: zweite Unterbrechereinheit
4: dritte Unterbrechereinheit
5: vierte Unterbrechereinheit
6: Träger
7: Umlenkgetriebe
8: Isolatorgehäuse
9: Stützisolator
10: Antrieb
11: kinematische Kette
12: Flansch
13: Traggestell
14: äußerer elektrischer Anschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1198901 B [0002, 0003]

Claims

Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1), ausgebildet zum Schalten von mehr als 1200 kV pro Pol, mit wenigstens einer Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5), welche von wenigstens einem Isolatorgehäuse (8) umfasst ist, und mit wenigstens einem Stützisolator (9), auf welchem die wenigstens eine Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5) mit dem wenigstens einen Isolatorgehäuse (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils pro Pol genau ein T-förmiger Träger (6) umfasst ist, welcher im horizontalen Teil der T-Form die wenigstens eine Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5) zum Schalten des Pols umfasst und welcher im vertikalen Teil der T-Form den wenigstens einen Stützisolator (9) umfasst.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei T-förmige Träger (6) mit jeweils wenigstens einer Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5) umfasst sind, wobei jedem Träger (6) ein Pol zugeordnet ist, und/oder dass die Stützisolatoren (9) ausgebildet sind, ohne weitere Stützeinrichtungen jeweils den horizontalen Teil des Trägers (6) langzeitstabil zu tragen.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau vier Unterbrechereinheiten (2, 3, 4, 5) pro Pol umfasst sind und/oder dass genau vier Unterbrechereinheiten (2, 3, 4, 5) jeweils von einem T-förmigen Träger (6) umfasst sind.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5) von mehr als einem Isolatorgehäuse (8) umfasst ist, insbesondere von ineinander verschachtelten Isolatorgehäusen (8).
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Unterbrechereinheit (2, 3, 4, 5) eine Längsachse aufweist, und Unterbrechereinheiten (2, 3, 4, 5) eines gemeinsamen Trägers (6) auf unterschiedlichen Längsachsen angeordnet sind, insbesondere im Wesentlichen auf gegeneinander parallel verschobenen Längsachsen.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (6) eine Höhe von wenigstens 7 m aufweisen.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützisolatoren (9) säulenförmig ausgebildet sind, insbesondere mit einer kreiszylindrischen und/oder konischen Form, und/oder rohrförmig aus unterschiedlichen Elementen mit nach oben hin abnehmendem Durchmesser aufgebaut sind.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechereinheiten (2, 3, 4, 5) mit Isolatorgehäuse (8) wenigstens eine Länge von 2400 mm aufweisen und/oder dass die Isolatorgehäuse (8) der Unterbrechereinheiten (2, 3, 4, 5) eine konische Form aufweisen.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolatorgehäuse (8) und/oder die Stützisolatoren (9) Silikon, Keramik und/oder Kompositwerkstoffe umfassen, insbesondere befüllt mit einem Isoliergas, insbesondere SF₆ und/oder Clean Air.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechereinheiten (2, 3, 4, 5) wenigstens einen Schaltkopf mit wenigstens einem Einschaltwiderstand und/oder mit wenigstens einem Steuerkondensator umfassen.
Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antrieb (10) umfasst ist, insbesondere seitlich am Träger (6) angeordnet, und/oder Elemente einer kinematischen Kette (11) umfasst sind, insbesondere Umlenkgetriebe (7) und/oder Schaltstangen, zum Übertragen einer Antriebsbewegung vom Antrieb (10) auf die Unterbrechereinheiten (2, 3, 4, 5) zum insbesondere gleichzeitigen Schalten der Unterbrechereinheiten (2, 3, 4, 5).
Verwendung des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Freiluft-Schalteinrichtung mit drei Polen, zum Verbinden und/oder Trennen des Strompfads zwischen insbesondere elektrischen Freiluftleitungen und/oder Verbrauchern und/oder Stromerzeugern.
Verwendung des Ultrahochspannungs-Leistungsschalters (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden und/oder Trennen des Strompfads über den Ultrahochspannungs-Leistungsschalter (1) einzeln zeitlich aufeinanderfolgend pro Pol oder gleichzeitig für zwei Pole und/oder gleichzeitig für alle Pole erfolgt.