DE112009004905T5

DE112009004905T5 - Gekapselte Schaltanlage

Info

Publication number: DE112009004905T5
Application number: DE112009004905T
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Hyrenbach Maik; Ole Granhaug; Max-Steffen Claessens; Per Skarby
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Schweiz AG; Hitachi Energy Ltd
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2012-06-14
Also published as: ES2522515T3; CN102460604A; UA105668C2; US8704095B2; BRPI0924862A2; RU2505894C2; EG26677A; JP2012529882A; AU2009347593A1; DE112009002045T5; WO2010142353A1; US20140151202A1; EP2443632B2; AU2009347600B2; AU2009347600A1; WO2010142346A1; EP2443632B1; JP6184694B2; DK2441075T3; JP2012529732A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gekapselte Schaltanlage, die ein Gehäuse (4) umfasst, das einen Isolierraum (6) und einen in dem Isolierraum (6) angeordneten elektrischen aktiven Teil (8; 9, 11a, 11b, 11c) definiert, wobei der Isolierraum (6) ein Isolationsmedium umfasst. Die Schaltanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmedium eine dielektrische Verbindung mit einem Siedepunkt von über –25°C umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 1, einen Prozess zum Bereitstellen einer gekapselten Schaltanlage nach Anspruch 15, und die Verwendung einer dielektrischen Verbindung mit einem Siedepunkt von über –25°C in einem Isolationsmedium für eine gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 18, insbesondere eine gekapselte Mittelspannungs-Schaltanlage.
Bei gekapselten Mittel- oder Hochspannungsschaltanlagen ist der elektrische aktive Teil in einem gasdichten Gehäuse angeordnet, das einen Isolierraum definiert, wobei der Isolierraum üblicherweise ein Isolationsgas umfasst und das Gehäuse von dem elektrischen aktiven Teil trennt, ohne elektrischen Strom hindurch zu lassen. Somit gestatten metallgekapselte Schaltanlagen einen viel stärker platzsparenden Aufbau als Schaltanlagen, die ausschließlich durch Umgebungsluft isoliert sind.
Für herkömmliche gekapselte Schaltanlagen werden Isolationsgase, die eine dielektrische Verbindung mit einem Siedepunkt unter –25°C aufweisen, verwendet, um Kondensation über den ganzen Betriebstemperaturbereich hinweg zu verhindern. Der erforderliche Druck des Isolationsgases und/oder die Menge der in dem Isolationsgas enthaltenen dielektrischen Verbindung wird durch Gasdruckmessung (mit oder ohne Temperaturkompensation) oder eine direkte Dichtemessung gesteuert.
Das für die Gasdruckmessung verwendete Gerät ist allgemein relativ komplex und teuer.
Außerdem wird üblicherweise gefordert, dass das Isolationsgas einen geringfügigen Überdruck aufweist, der bei Mittelspannungsschaltanlagen in der Regel im Bereich von 100 mBar bis etwa 500 mBar liegt, um eine präzise Druckmessung in dem Isolierraum der Schaltanlage zu gestatten. Wegen dieses Überdrucks kann das Gehäuse der Schaltanlage einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sein und deshalb zu Gaslecks neigen, falls keine entsprechenden technischen Maßnahmen getroffen werden.
Die Anforderungen an die Gasdichtheit der gegenwärtig verwendeten Schaltanlagen sind jedoch sehr streng, weil herkömmliche Isolationsgase mit einer hohen Isolations- und Lichtbogenlöschleistung eine gewisse Umweltauswirkung besitzen, wenn sie in die Atmosphäre freigesetzt werden, und insbesondere ein relativ hohes Treibhauspotential (GWP – Global Warming Potential) aufweisen.
Aus diesem Grund muss das Gehäuse der Schaltanlage selbst unter den oben erwähnten Überdruckbedingungen sehr robust sein.
Um das Ausführen von Reparaturarbeiten auf der Innenseite des Gehäuses zu gestatten, sind außerdem Mittel erforderlich, um das Gehäuse zu evakuieren, bevor es geöffnet wird, und das Isolationsgas danach wieder einzuleiten, bevor der Betrieb der Schaltanlage wieder gestartet werden kann.
Der Aufbau des Gehäuses einer Schaltanlage ist somit relativ komplex, was – zusätzlich zu dem teuren Gasdruckmessgerät – weiterhin zu den relativ hohen Kosten von herkömmlichen Schaltanlagen beiträgt.
Bezüglich der potentiellen Auswirkung der Schaltanlage auf die Umwelt und die entsprechenden konstruktiven Anforderungen an das Gehäuse wurden in der Vergangenheit Bemühungen unternommen, um die herkömmlichen Isolationsgase durch geeignete Substitute zu ersetzen.
Beispielsweise ist aus WO 2008/073790 eine dielektrische gasförmige Verbindung bekannt, die – unter anderen Charakteristika – einen Siedepunkt im Bereich zwischen etwa –20°C und etwa –273°C aufweist, die gering ozonschädigend ist, bevorzugt nicht ozonschädigend ist und die ein GWP von unter etwa 22.200 aufweist. Insbesondere ist aus WO 2008/073790 eine Anzahl von verschiedenen Verbindungen bekannt, die in keine generische chemische Definition fallen.
Weiterhin offenbart EP-A-0670294 die Verwendung von Perfluorpropan als ein dielektrisches Gas, und EP-A-1933432 bezieht sich auf Trifluoriodmethan (CF₃I) und seine Verwendung als ein Isoliergas in einer gasisolierten Schaltanlage.
Um die Durchschlagfeldstärke im Vergleich zu Standardisolationsmedien zu verbessern, schlägt US-A-4,175,048 einen gasförmigen Isolator vor, der eine Verbindung umfasst ausgewählt aus der Gruppe aus Perfluorcyclohexan und Hexafluorazomethan.
Das Verwenden der Verbindungen gemäß den oben angegebenen Dokumenten in einer gekapselten Schaltanlage erfordert jedoch ausgeklügelte Gasdruckmessmittel, wie oben hervorgehoben. Falls große Mengen des Isolationsgases aus dem Gehäuse austreten, ist außerdem die Reaktionszeit zum Herstellen ausreichender Isoliereigenschaften oftmals relativ lang. In diesem Fall muss das Schaltfeld sofort getrennt werden, um eine Beschädigung der Schaltanlage zu vermeiden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Bereitstellung einer gekapselten Schaltanlage, die auf umweltfreundliche Weise betrieben werden kann und die gleichzeitig ein sehr einfaches und kosteneffektives Design durch Einhaltung höchster Sicherheitsanforderungen gestattet.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der Ausdruck ”gekapselte Schaltanlage” gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine luftisolierte oder gasisolierte, mit Metall (oder anderweitig) gekapselte Schaltanlage.
Der Ausdruck ”elektrischer aktiver Teil”, der im Kontext der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist weit auszulegen, einschließlich einem Leiter, einer Leiteranordnung, einem Schalter, einer leitenden Komponente und dergleichen.
Wegen des Merkmals, dass die in dem Isolationsmedium enthaltene dielektrische Verbindung eine dielektrische Verbindung mit einem Siedepunkt von über –25°C umfasst, gestattet die vorliegende Erfindung das Herstellen eines Zweiphasensystems. Das System umfasst bei Betriebsbedingungen ein Isolationsgas, das einen gasförmigen Teil der dielektrischen Verbindung umfasst. Dieser gasförmige Teil steht im Gleichgewicht mit einem flüssigen Teil der dielektrischen Verbindung. Dadurch fungiert der flüssige Teil als ein Reservoir der dielektrischen Verbindung, die bei einem zu niedrigen Partialgasdruck in die Gasphase eintritt.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch geeignete Wahl der dielektrischen Verbindung eine Konzentration der dielektrischen Verbindung in dem Isoliergas eines derartigen Zweiphasensystems erreicht werden kann, die für die meisten Anwendungen einer gekapselten Schaltanlage und insbesondere für eine gekapselte Mittelspannungsschaltanlage ausreicht.
Angesichts dessen werden dielektrische Verbindungen mit einem relativ hohen Dampfdruck besonders bevorzugt. Beispiele für solche dielektrischen Verbindungen werden unten ausführlich beschrieben.
Falls Isolationsgas aus dem Gehäuse austritt, wird das Gleichgewicht zwischen Gas- und flüssiger Phase – und somit die erforderliche Konzentration der dielektrischen Verbindung in dem Isolationsgas – aufrecht erhalten oder ohne weiteres wieder hergestellt. Folglich wird die erforderliche Isolationsleistung selbst dann aufrechterhalten, falls das Gehäuse ein Leck aufweist. Somit ist keine sofortige Unterbrechung des Betriebs erforderlich, wodurch die Schaltanlage sehr sicher wird.
Angesichts der Tatsache, dass eine ausreichende Konzentration der dielektrischen Verbindung und somit eine ausreichende Isolationsleistung ohne weiteres hergestellt werden kann, solange sich mindestens ein Teil der dielektrischen Verbindung in der flüssigen Phase befindet, kann ein komplexes Gasdruckmessgerät vermieden werden. Im Gegensatz dazu reicht ein einfaches Überprüfen, dass ein flüssiger Teil vorliegt, aus, um sicherzustellen, dass das Isolationsgas die dielektrische Verbindung in einer ausreichenden Konzentration umfasst und somit die erforderliche hohe Isolationsleistung besitzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schaltanlage der vorliegenden Erfindung ein Gefäß, das bestimmt ist, mindestens einen Abschnitt des flüssigen Teils der in dem Gehäuse enthaltenen dielektrischen Verbindung aufzunehmen. Dies gestattet das Überprüfen der erforderlichen Isolationsleistung durch einfaches Überprüfen der Flüssigkeitshöhe in dem Gefäß.
Das Gefäß ist im Allgemeinen in dem Isolierraum angeordnet.
Um sicherzustellen, dass die Anwesenheit des flüssigen Teils, der in dem Gehäuse enthalten ist, bestimmt werden kann, indem die Höhe der Flüssigkeit in dem Gefäß überprüft wird, wird weiter bevorzugt, dass das Gehäuse Sammelmittel umfasst, um mindestens einen Abschnitt des flüssigen Teils der dielektrischen Verbindung zu sammeln und ihn zu dem Gefäß zu übertragen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die innere Oberfläche der Bodenwand des Gehäuses mindestens teilweise geneigt, wodurch ein in das Gefäß führender Abfluss entsteht. Das Gefäß ist somit bevorzugt an dem untersten Punkt des Isolierraums angeordnet. Während des Betriebs strömt die am Boden des Gehäuses gesammelte Flüssigkeit hinunter zu der geneigten inneren Oberfläche der Bodenwand des Gehäuses und wird von dem Gefäß aufgenommen.
Außerdem umfasst die Schaltanlage bevorzugt einen Indikator zum Bestimmen der Menge des flüssigen Teils der dielektrischen Verbindung in dem Isolierraum, wobei der Indikator in einem Fach angeordnet ist, das von dem Isolierraum getrennt und durch einen Kanal mit dem Gefäß verbunden ist. Allgemein wird der Indikator durch den Teil des Kanals gebildet, der sich in das getrennte Fach erstreckt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen transparenten Bereich, der gestattet, dass das Gefäß und/oder der Indikator von außen gesehen werden kann. Somit kann die Bestimmung einer ausreichenden Isolationsleistung des Isolationsgases dadurch ausgeführt werden, dass einfach durch den transparenten Bereich geblickt und visuell überprüft wird, ob eine flüssige Phase vorliegt oder nicht. Der transparente Bereich kann beispielsweise in Form eines Uhrglases vorliegen, auf dem die kleinste Betriebshöhe der Flüssigkeit angegeben ist.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform, bei der der Indikator durch den sich in das getrennte Fach erstreckenden Teil des Kanals gebildet wird, ist der Teil allgemein transparent. Wie bei dieser Ausführungsform wird das den Indikator umfassende Fach im Allgemeinen gemäß der Höhe des Isolationsraums platziert, wobei eine direkte Dosierung möglich ist, da die Flüssigkeit in dem Fach unter dem gleichen Druck die gleich Höhe wie die Flüssigkeit in dem Isolierraum aufweisen wird.
Theoretisch können die dielektrische Verbindung und optional das Trägergas an beliebiger Stelle in den Isolierraum eingeleitet werden. Damit die dielektrische Verbindung während des Betriebs in das System eingeleitet werden kann, können jeweilige Mittel bereitgestellt werden. Beispielsweise können Düsen in der Gehäusewand bereitgestellt werden, durch die ein Aerosol, bei dem kleine Tröpfchen der flüssigen dielektrischen Verbindung in einem Trägergas dispergiert sind, in den Isolierraum eingeleitet werden können. Alternativ kann die flüssige dielektrische Verbindung ohne ein Trägergas durch einen Einlass in den Bodenteil des Isolierraums und bevorzugt in das Gefäß eingeleitet werden.
Die vorliegende Erfindung gestattet die Verwendung einer dielektrischen Verbindung, die ausgezeichnete Isoliereigenschaften besitzt, insbesondere eine hohe Durchschlagfeldstärke, und die gleichzeitig nicht toxisch ist und bei Freisetzung in die Atmosphäre keine Umweltwirkung besitzt. Dies gestattet auch ein einfacheres Design der Schaltanlage aus dem Grund, dass kein Mittel zur Evakuierung und Wiedereinleitung des Isolationsmediums bereitgestellt werden muss. Falls Reparaturarbeit ausgeführt werden muss und das Gehäuse der Schaltanlage somit geöffnet werden muss, wird das Isolationsgas einfach in die Atmosphäre freigesetzt. Der flüssige Teil der dielektrischen Verbindung, der allgemein recht klein ist, kann mit Hilfe eines einfachen Auslasses beseitigt, in einem einfachen Behälter gelagert und wiedereingeleitet werden, indem er nach Fertigstellung der Reparaturarbeit und vor dem Neustart des Betriebs der Schaltanlage zurück in den Isolierraum gegossen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die dielektrische Verbindung ein Fluorketon mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen. Dadurch kann ein Isolationsmedium mit hohen Isolierfähigkeiten und einem sehr niedrigen GWP bereitgestellt werden.
Allgemein besitzt das Fluorketon gemäß dieser Ausführungsform die allgemeine Struktur R1-CO-R2, wobei R1 und R2 mindestens teilweise fluorierte Ketten sind, wobei die Ketten voneinander unabhängig linear oder verzweigt sind und 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen. Die Definition umfasst sowohl perfluorierte Ketone als auch hydrofluorierte Ketone. Diese Fluorketon besitzen im Allgemeinen einen Siedepunkt von mindestens –5°C bei Umgebungsdruck.
Es hat sich nun herausgestellt, dass für viele Anwendungen des Isoliergases wie etwa Anwendungen in dem Mittelspannungsbereich eine ausreichende Konzentration oder ein ausreichendes Molverhältnis, d. h. das Verhältnis zwischen der Anzahl von Molekülen des Fluorketons und der Anzahl von Molekülen der übrigen Komponenten des Mediums (allgemein des Träger- oder Puffergases) und somit auch eine ausreichende Durchschlagfeldstärke selbst bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen von z. B. hinunter bis etwa –50C oder soger weniger ohne zusätzliche Maßnahmen wie etwa externes Heizen oder Verdampfen erreicht werden kann.
Bevorzugt besitzt das Fluorketon zwischen 4 und 10 Kohlenstoffatome, besonders bevorzugt zwischen 4 und 8 Kohlenstoffatome und ganz besonders bevorzugt 6 Kohlenstoffatome (auch als ein C6-Fluorketon bezeichnet). Wie oben erwähnt, kann das C6-Fluorketon ein perfluoriertes Keton (mit der Molekülformel C₆F₁₂O) oder ein hydrofluoriertes Keton sein.
Unter den am meisten bevorzugten Fluorketonen mit 6 Kohlenstoffatomen hat sich Dodecafluor-2-methylpentan-3-on als besonders bevorzugt herausgestellt.
Dodecafluor-2-methylpentan-3-on (auch als 1,1,1,2,2,4,5,5,5-Nonafluor-4-(trifluormethyl)-3-pentanon, Perfluor-2-methyl-3-pentanon oder CF₃CF₂C(O)CF(CF₃)₂ bekannt) wurde bisher nur als für vollständig andere Anwendungen nützlich angesehen nämlich die Verarbeitung von geschmolzenen reaktiven Metallen (wie in WO 2004/090177 erwähnt), für das Reinigen eines Dampfreaktors (wie in WO 02/086191 erwähnt) und in Feuerlöschsystemen oder in flüssiger Form für das Kühlen von Elektroniksystemen oder für den Rankine-Prozess in kleinen Stromanlagen (wie in EP-A-1764487 erwähnt).
Dodecafluor-2-methylpentan-3-on ist klar, farblos und fast geruchslos. Seine Strukturformel ist nachfolgend angegeben:
Dodecafluor-2-methylpentan-3-on hat in der Atmosphäre eine mittlere Lebensdauer von etwa 5 Tagen und sein GWP beträgt nur etwa 1. Außerdem ist sein Ozonabbaupotential (ODP – Ozone Depletion Potential) null. Somit ist die Umweltbelastung viel niedriger als die von herkömmlichen Isolationsgasen.
Außerdem ist Dodecafluor-2-methylpentan-3-on nicht toxisch und bietet hervorragende Spielräume für die menschliche Sicherheit.
Dodecafluor-2-methylpentan-3-on weist einen Siedepunkt von 49,2°C bei 1 Bar auf. Sein Dampfdruck, d. h. der Druck des Dampfes im Gleichgewicht mit seinen Nicht-Dampfphasen beträgt etwa 40 kPa bei 25°C. Angesichts des hohen Dampfdrucks von Dodecafluor-2-methylpentan-3-on kann ein Isolationsgas mit einer für viele Anwendungen, insbesondere in dem Mittelspannungsbereich, ausreichenden Durchschlagsfeldstärke auch bei sehr niedrigen Temperaturen von hinunter bis z. B. –30°C erzielt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Isolationsgas eine Gasmischung, die abgesehen von der dielektrischen Verbindung und insbesondere dem Fluorketon weiterhin ein Trägergas (oder Puffergas) umfasst. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gasmischung Luft oder besteht daraus, insbesondere trockenen Luft, oder umfasst oder besteht mindestens aus einer Luftkomponente, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlendioxid (CO₂), Sauerstoff (O₂) und Stickstoff (N₂). Alternativ kann das Isolationsgas im Wesentlichen aus der dielektrischen Verbindung bestehen.
Auf der Basis der Erkenntnis, dass bei einer Temperatur von 550°C oder höher das Dodecafluor-2-methylpentan-3-on in sehr reaktive Fluorkohlenwasserstoffverbindungen mit einer niedrigeren Anzahl von Kohlenstoffatomen zersetzt wird, wird bevorzugt, dass das Isoliergas ausreichend Sauerstoff (O₂) umfasst, mit dem die entstehenden Fluorkohlenwasserstoffverbindungen unter Ausbildung von inerten Verbindungen wie etwa z. B. CO₂ reagieren können.
Die Isolationseigenschaften des Isolationsgases und insbesondere seiner Durchschlagfeldstärke können durch die Temperatur, den Druck und/oder die Zusammensetzung des Isolationsmediums gesteuert werden. Indem das Zweiphasensystem verwendet wird, das die dielektrische Verbindung, insbesondere das Fluorketon, sowohl in der flüssigen als auch der gasförmigen Phase umfasst, führt eine Erhöhung der Temperatur nicht nur zu einer Höhe des absoluten Drucks, sondern auch zu einer Erhöhung der Konzentration der dielektrischen Verbindung in dem Isolationsgas aufgrund eines höheren Dampfdrucks.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt das Molverhältnis des Fluorketons, insbesondere von Dodecafluor-2-methylpentan-3-on, in dem Isolationsgas mindestens 1%, bevorzugt mindestens 2%, besonders bevorzugt mindestens 5%, besonders bevorzugt mindestens 10%, ganz besonders bevorzugt mindestens 15%. Diese bevorzugten Molverhältnisse beziehen sich auf eine gegebene Standard- oder vorgeschriebene Betriebsbedingung. Unter abweichenden Bedingungen kann das Molverhältnis immer noch von diesen bevorzugten Werten abweichen.
Die Signifikanz eines Isoliermediums, das Dodecafluor-2-methylpentan-3-on in einem Molverhältnis von mindestens 1% beziehungsweise 2% umfasst, basiert auf der Erkenntnis, dass ein Isolationsgas mit diesem Molverhältnis auch bei sehr niedrigen Temperaturbedingungen bis hinunter zu –30°C für 2% und hinunter zu –40°C für 1% erhalten werden kann und dass dieses Isolationsgas eine ausreichende Durchschlagfestigkeit z. B. für gasisolierte Mittelspannungsschaltanlagen aufweist, die bei einem Isolationsgasdruck unter 1,5 Bar, insbesondere bei etwa 1 Bar, betrieben werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft, abgesehen von der oben beschriebenen Schaltanlage, weiterhin einen Prozess, bei dem eine dielektrische Verbindung in den Isolierraum der Schaltanlage eingeleitet wird, wobei die Menge der eingeleiteten dielektrischen Verbindung derart ist, dass das Isolationsmedium bei Betriebsbedingungen ein Isolationsgas umfasst, das einen gasförmigen Teil der dielektrischen Verbindung umfasst, wobei der gasförmige Teil sich im Gleichgewicht mit einem flüssigen Teil der dielektrischen Verbindung befindet. Somit kann ein zweiteiliges System mit den oben erwähnten Vorteilen in dem Isolierraum der Schaltanlage etabliert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Prozesses wird die dielektrische Verbindung in flüssiger Form eingeleitet, woraufhin nur ein Teil der dielektrischen Verbindung in dem Isolierraum verdampft. Somit kann das zweiteilige System auf sehr einfache und direkte Weise etabliert werden.
Es wird weiter bevorzugt, dass die dielektrische Verbindung in den Bodenteil des Isolierraums eingeleitet wird. Dies gestattet, die Füllhöhe der dielektrischen Verbindung unmittelbar nach der Einleitung zu überwachen. Weiterhin kann eine homogene Verteilung des gasförmigen Teils in den Isolierraum gemäß der vorliegenden Ausführungsform ohne weiteres etabliert werden.
Die Erfindung betrifft somit insbesondere eine gekapselte Mittelspannungsschaltanlage. Der Ausdruck ”Mittelspannung”, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Spannung im Bereich von 1 kV bis 72 kV. Es sind jedoch auch Anwendungen in dem Hochspannungsbereich (über 72 kV) und in dem Niederspannungsbereich (unter 1 kV) möglich.
Gekapselte Mittelspannungsschaltanlagen, für die die vorliegende Erfindung besonders gut geeignet ist, sind dem Fachmann bekannt. Als Beispiele werden hier Mittelspannungschaltanlagen der ZX-Familie (ABB AG), des GHA-Typs (AREVA T & D) oder des Typs NXPLUS C (Siemens AG) angeführt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele in Verbindung mit 1 ausführlich näher beschrieben, die schematisch eine gekapselte Mittelspannungsschaltanlage gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Gemäß 1 umfasst die Schaltanlage 2 ein Gehäuse 4, das einen Isolierraum 6 und ein in dem Isolierraum 6 angeordnetes elektrisches aktives Teil 8 definiert. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst der elektrische aktive Teil 8 ein Schaltelement 9 und drei Sammelschienen 11a, 11b, 11c, die mit dem Schaltelement 9 verbunden sind. Der Isolierraum 6 umfasst ein Isolationsmedium, das ein Isolationsgas umfasst. Das Isolationsgas umfasst einen gasförmigen Teil einer dielektrischen Verbindung, der im Gleichgewicht mit einem flüssigen Teil der dielektrischen Verbindung steht.
An den Wänden 12 des Gehäuses 4 kondensierte Tröpfchen 10 des flüssigen Teils strömen oder fallen nach unten in Richtung zur Bodenwand 12' (wie durch einen Pfeil angegeben). Bei der in 1 angegebenen Ausführungsform weist die Bodenwand 12' eine stufenweise Konfiguration auf, wobei geneigte Segmente 12'a, insbesondere schwach geneigt, nach unten mit stark geneigten, insbesondere vertikalen Segmenten 12'b abwechseln, und führt zu einem Gefäß 14. Somit strömt die am Boden des Gehäuses gesammelte Flüssigkeit die innere Oberfläche der Bodenwand 12' hinunter und wird in ein Gefäß 14 ausgetragen. Die innere Oberfläche der Bodenwand 12' fungiert somit als ein Sammelmittel 15 zum Sammeln des flüssigen Teils des dielektrischen Mediums.
Von dem Gefäß 14 aus führt ein Kanal 16, bevorzugt in Form eines Rohrs, zu einem Indikator 18, der bei der in der Figur gezeigten Ausführungsform in einem Fach 20 besteht, das in der Schalttafelvorderseite 21 angeordnet ist und somit von dem Isolierraum 6 getrennt ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Indikator 18 durch den sich in das Fach 20 erstreckenden Teil des Kanals 16 gebildet, wobei der Teil transparent ist. Außerdem ist die Außenwand 20' des Fachs 20 transparent, so dass ein Uhrglas entsteht.
Da das den Indikator 18 umfassende Fach 20 entsprechend der Höhe des Gefäßes 14 angeordnet ist, ist eine direkte Dosierung der Füllhöhe des Gefäßes 14 möglich, in dem durch die Außenwand 20' des Fachs 20 geblickt wird.
Alternativ könnte das Uhrglas auch durch ein transparentes Teil des Gehäuses selbst gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform ist das Uhrglas derart angeordnet, dass das Gefäß in dem Isolierraum von der Außenseite aus betrachtet werden kann. Als eine spezielle Lösung kann das Uhrglas selbst das Gefäß sein.
Bezugszeichenliste

2: Schaltanlage
4: Gehäuse
6: Isolierraum
8: elektrischer aktiver Teil
9: Schaltelement
11a, 11b, 11c: Sammelschienen
12: Gehäusewand
12': Bodenwand des Gehäuses
12'a: geneigtes Segment der Bodenwand
12'b: vertikales Segment der Bodenwand
14: Gefäß
15: Sammelmittel
16: Kanal
18: Indikator
20: Fach
20': Außenwand des Fachs
21: Schalttafelvorderseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/073790 [0011, 0011]
EP 0670294 A [0012]
EP 1933432 A [0012]
US 4175048 A [0013]
WO 2004/090177 [0037]
WO 02/086191 [0037]
EP 1764487 A [0037]

Claims

Gekapselte Schaltanlage, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (4), das einen Isolierraum (6) und einen in dem Isolierraum (6) angeordneten elektrischen aktiven Teil (8; 9, 11a, 11b, 11c) definiert, wobei der Isolierraum (6) ein Isolationsmedium umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmedium eine dielektrische Verbindung mit einem Siedepunkt von über –25°C umfasst.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Verbindung einen Siedepunkt von über –20°C, bevorzugt über –5°C aufweist.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Verbindung ein Fluorketon mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen ist.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorketon 6 Kohlenstoffatome aufweist.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorketon Dodecafluor-2-methylpentan-3-on ist.
Gekapselte Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmedium bei Betriebsbedingungen ein Isolationsgas umfasst, das einen gasförmigen Teil der dielektrischen Verbindung umfasst, wobei der gasförmige Teil im Gleichgewicht mit einem flüssigen Teil der dielektrischen Verbindung steht.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsgas ein Gasgemisch ist, das weiterhin ein Trägergas umfasst.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas Luft umfasst oder mindestens eine Luftkomponente umfasst, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff.
Gekapselte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gefäß (14) umfasst, das bestimmt ist, mindestens einen Abschnitt des flüssigen Teils der in dem Gehäuse (4) umfassten dielektrischen Verbindung zu umfassen.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin Sammelmittel (15; 12', 12a', 12b') umfasst, um mindestens einen Abschnitt des flüssigen Teils der dielektrischen Verbindung zu sammeln und ihn zu dem Gefäß (14) zu übertragen.
Gekapselte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen Indikator (18) umfasst zum Bestimmen der Menge des flüssigen Teils der dielektrischen Verbindung in dem Isolierraum (6), wobei der Indikator (18) in einem von dem Isolierraum (6) getrennten und mit dem Gefäß (14) verbundenen Raum angeordnet ist.
Gekapselte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Gehäuse (4) einen transparenten Bereich umfasst, der es gestattet, das Gefäß (14) und/oder den Indikator (18) von der Außenseite zu sehen.
Gekapselte Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltanlage eine metallgekapselte Schaltanlage ist.
Gekapselte Schaltanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltanlage eine gekapselte Mittelspannungsschaltanlage ist.
Prozess zum Bereitstellen einer gekapselten Schaltanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 14 durch Einleiten einer dielektrischen Verbindung in den Isolierraum (6) der Schaltanlage, wobei die Menge der eingeleiteten dielektrischen Verbindung derart ist, dass das Isolationsmedium bei Betriebsbedingungen ein Isolationsgas umfasst, das einen gasförmigen Teil der dielektrischen Verbindung umfasst, wobei der gasförmige Teil im Gleichgewicht mit einem flüssigen Teil der dielektrischen Verbindung steht.
Prozess nach Anspruch 15, wobei die dielektrische Verbindung in flüssiger Form eingeleitet wird, woraufhin nur ein Teil der dielektrischen Verbindung in den Isolierraum (6) verdampft.
Prozess nach Anspruch 16, wobei die dielektrische Verbindung in den Bodenteil des Isolierraums (6) eingeleitet wird.
Verwendung einer dielektrischen Verbindung mit einem Siedepunkt von über –25°C in einem Isolationsmedium für eine gekapselte Schaltanlage, insbesondere eine gekapselte Mittelspannungs-Schaltanlage.