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Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage Es ist bekannt, eine metallgekapselte
Hochspannungsschaltanlage in der Weise auszuführen, daß alle Hochspannungspotential
führende Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtem Isoliermaterial, insbesondere
aus Gießharz, versehen sind. Die Anlage ist dabei in einzelne Teile unterteilt,
die den bisher üblichen zu einer Anlage gehörenden Geräte entsprechen. Sie besteht
also z. B. aus Trennschaltern, Stromwandlern, Leistungsschaltern und Sammelschienen.
Die einzelnen Teile werden entweder direkt oder über Zwischenstücke ineinandergesteckt.
Die Fugen zwischen den einzelnenTeilen sind mit Fugenisolierstoffen ausgefüllt.
Die mechanische Verbindung erfolgt durch die Verschraubung von Flanschen, die an
der metallischen geerdeten Ummantelung der einzelnen Bauteile vorgesehen sind.
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Bei der bekannten Hochspannungsschaltanlage werden die einzelnen Anlagenteile
elektrisch voneinander durch Trennschalter getrennt, die einen in Richtung seiner
Achse beweglichen Schaltstift besitzen. Der Schaltstift ist zusammen mit einem feststehenden
Schaltstück von einer einstückigen Isolierstoffhülle umgeben, auf der die ebenfalls
einstückige Metallkapselung sitzt. Deshalb ist es nicht möglich, die Anlage im Bereich
des Trennschalters auseinanderzunehmen. Hierzu müssen vielmehr nach dem öffnen des
Trennschalters die genannten Fugen geöffnet werden.
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Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit einer metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage,
deren Hochspannungspotential führende Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtem
Isoliermaterial, insbesondere aus Gießharz, versehen sind, wobei zwischen den einzelnen
Geräten Fugen angeordnet sind, die mit einem Isolierstoff gefüllt sind. Ziel der
Erfindung ist es, die Anlage zu vereinfachen, so daß sie unter anderem leichter
auseinandergenommen werden kann.
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Erfindungsgemäß ist eine als Trennanordnung ausgebildete Fuge zum
Auftrennen der Anlage einschließlich der Kapselung mit zwei in vertikaler Richtung
relativ zueinander beweglichen, vollständig voneinander trennbaren Isolierstoffteilen
vorgesehen, von denen der untere Teil mit einem insbesondere tulpenförmigen Gegenschaltstück
versehen, becherförmig ausgebildet und mit Isolierflüssigkeit gefüllt ist und der
obere Teil, der ein vorzugsweise stiftförmiges Schaltstück enthält, bei geschlossener
Trennanordnung derart in den unteren Teil eintaucht, daß die von ihm verdrängte
Isolierflüssigkeit die Fuge zwischen den beiden Teilen ausfüllt.
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Die Erfindung gestattet im Gegensatz zu den bekannten Trennschaltern
ein vollständiges Auftrennen des Leitungszuges, wie es beispielsweise für den Ausbau
eines Gerätes notwendig ist. Sie ergibt ferner den Vorteil, daß die Fuge nach dem
Schließen der Trennanordnung selbsttätig wieder mit einem hochwertigen Isoliermittel
gefüllt wird. Mithin braucht die Isolierung im Bereich der Fuge nicht besonders
überwacht zu werden. Da die beiden Teile der Trennanordnung zusammen mit der Kapselung
relativ zueinander bewegt werden, kann die Antriebskraft zum öffnen der Trennanordnung
an der Metallkapselung angreifen.
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Die Trennanordnung nach der Erfindung unterscheidet sich auch von
einem anderen bekannten Trennschalter, dessen bewegliches und feststehendes Schaltstück
mit Hilfe von Isolierstoffkegeln gehalten wird, die in ein metallisches Rohr eingesetzt
sind. Das Rohr bildet eine durchgehende Kapselung, so daß ein Auftrennen der Anlage
nur in elektrischer Hinsicht, nicht aber eine räumliche Trennung möglich ist.
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Die Trennanordnung nach der Erfindung kann in verschiedener Weise
ausgebildet und unterschiedlichen Gegebenheiten angepaßt werden. Man kann z. B.
ein an sich bekanntes Ausgleichsgefäß vorsehen, das die in der Einschaltstellung
aus dem becherförmigen Teil verdrängte Isolierflüssigkeit aufnimmt. In diesem Falle
kann man unter dem unteren becherförmigen Teil beim öffnen der Trennanordnung ein
verhältnismäßig großes Ölvolumen zuführen. Man kann dadurch erreichen, daß eine
Öffnung derTrennanordnung auch dann ohne jede Gefahr möglich ist, wenn der untere
becherförmige Teil noch Spannung führt. Das Ölvolumen wird man in diesem Falle so
bemessen, daß oberhalb des Ölspiegels in keinem
Falle Feldstärken
auftreten, bei denen Entladungserscheinungen zu befürchten sind.
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Eine andere Möglichkeit, die beim Schließen der Trennanordnung vom
oberen Teil verdrängte Isolierflüssigkeit aufzunehmen, besteht darin, daß man in
der Trennanordnung einen gasgefüllten Raum vorsieht, der in der Einschaltstellung
die aus dem becherförmigen Teil verdrängte Isolierf14ssigkeit aufnimmt. Das Gas
wird beim Aufnehmen der Isolierflüssigkeit komprimiert, so daß in diesem Raum eine
erhöhte elektrische Festgkeit erreicht wird. Eine weitere Steigerung der elektrischen
Festigkeit in diesem Bereich erreicht man durch die Verwendung von Gasen hoher Durchschlagsfestigkeit.
Wenn man den gasgefüllten Raum mit leitenden Belägen versieht, ist es möglich, diesen
Raum überhaupt feldfrei zu halten. Die elektrische Festigkeit des gasgefüllten Raumes
spielt dann keine Rolle, da keine Entladungen auftreten können. Eine besonders einfache
Anordnung ergibt sich, wenn man den gasgefüllten Raum in der Nähe der Metallkapselung,
d. h. außen an der Isolierung der spannungsführenden Teile, vorsieht. Der Raum kann
dann mit der Außenluft in Verbindung stehen. In diesem Fall wird die Luft aus dem
Raum verdrängt und nicht zusammengedrückt. Durch einen leitenden Belag, der in diesem
Falle das gleiche Potential wie die Metallkapselung aufzuweisen hat, kann man Entladungserscheinungen
in dem luftgefüllten Teil des Raumes vermeiden.
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Um den zum Öffnen derTrennanordnung erforderlichen Hub klein zu halten,
kann man das Schaltstück beweglich anordnen. Zum Bewegen des Schaltstückes sind
insbesondere Druckmittelantriebe gut geeignet. Zweckmäßig verwendet man als Druckmittel
die gleiche Isolierflüssigkeit wie zum Ausfüllen der Stoßstelle zwischen den beiden
Teilen der Trennanordnung. Man braucht dann die Teile des Druckmittelantriebes gegen
die Stoßstelle nicht völlig dicht abzuschließen.
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Gemäß der weiteren Erfindung werden die beiden Teile derTrennanordnung
nicht als selbständigeTeile des Leitungszuges der Hochspannungsschaltanlage ausgeführt,
sondern mit anderen in diesem Leitungszug liegenden Geräten vereinigt. Man erreicht
dadurch eine weitere Vereinfachung der Schaltanlage. Besonders vorteilhaft ist es,
den unteren Teil der Trennanordnung als Kabelanschlußstück zu verwenden. Der Leiter
des Kabels wird dabei zweckmäßig mit dem entsprechend ausgebildeten Gegenschaltstück
im unteren Teil verbunden. Danach wird das Gegenschaltstück zusammen mit dem Kabel
mit Isoliermaterial umgeben. Es läßt sich leicht erreichen, wie gefunden wurde,
daß die Abmessungen des unteren Teiles der Trennanordnung zusammen mit dem als Kabelanschlußstück
dienenden Teil kaum größer sind als ein für einen Kabelanschluß ohnehin erforderlichen
Bauteil, wie er bei der bekannten Anordnung verwendet wird.
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Der obere Teil der Trennanordnung kann mit Vorteil ebenfalls mit einem
anschließenden Bauteil der Schaltanlage vereinigt werden. Besonders geeignet ist
dazu der Leistungsschalter. Leistungsschalter müssen bekanntlich in bestimmten Zeitabständen
gewartet werden. Bei metallgekapselten Anlagen, deren leitende Teile im Isolierstoff
eingebettet sind, werden die Leistungsschalter zu diesem Zweck im allgemeinen ausgebaut.
Die Wartung wird nun wesentlich dadurch erleichtert, daß man die erfindungsgemäßen
Trennanordnungen so nahe wie möglich an den Leistungsschalter legt, weil nur dann
entsprechend kleine Teile der Anlage auszubauen sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung der F i g. 1 bis 4, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
sind.
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F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Trennanordnung mit einem
unteren becherförmigen Teil 1 und einem oberen Teil 2. Im oberen Teil ist ein stiftförmiges
Schaltstück 4 vorgesehen, das von verfestigtem Isoliermaterial s, vorzugsweise
Gießharz, zentrisch in einer zylindrischen Metallkapselung 6 gehalten wird. Die
Metallkapselung 6 ist geerdet. Mit 7 ist ein ebenfalls auf Erdpotential liegender
und mit der Ummantelung 6 verbundener leitender Belag bezeichnet. Der Belag kann
entweder als Folie oder durch Spritzen auf den Isolierstoff 5 aufgebracht werden.
Man kann auch ein Blech verwenden, das zugleich als Form beim Gießen des Isolierkörpers
dient. Der Belag 7 ist dünner als die Ummantelung 6 ausgeführt, da er mechanisch
nicht beansprucht wird. Der Isolierstoff 5 ist becherförmig mit einem Hohlraum
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ausgebildet, in dem ein nicht näher dargestellter Leistungsschalter untergebracht
ist. Im unteren Teil 1 ist das Gegenschaltstück 10 vereinfacht dargestellt. Das
Gegenschaltstück ist an seinem unteren Ende mit einem Kabelschuh 11 verbunden, der
zur Aufnahme des leitenden Teiles 12 eines Kabels 13 dient. Die Verbindung des Kabelschuhes
11 mit dem Schaltstück 10 erfolgt z. B. durch die angedeutete Schraube 15. Der Kabelschuh
11 ist in das Isoliermaterial 16 im Teil 1 der Trennanordnung eingebettet, während
das Gegenschaltstück 10 in einer Ausnehmung 17 im Isoliermaterial 16 sitzt.
Dadurch hat man die Möglichkeit, nach dem öffnen der Trennanordnung das Gegenschaltstück
10 zu lösen und nach oben aus dem becherförmigen Teil l herauszunehmen. Man kann
ferner den Kabelschuh 11 so ausbilden, daß eine Befestigung des Leiters 12 ebenfalls
von oben durch die Ausnehmung 17 im Isoliermaterial 16 vorgenommen werden kann.
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Die Trennanordnung ist in einer teilweise geöffneten Stellung dargestellt.
Der an der Stoßstelle zwischen den Teilen 1 und 2 dabei auftretende Raum 20 ist
mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt. Als Isolierflüssigkeit sind insbesondere solche
Flüssigkeiten geeignet, die neben guten elektrischen Eigenschaften auch gute Alterungseigenschaften
haben, d. h. deren Isolierfähigkeit auch bei Luftzutritt über lange Zeit gleichbleibt.
Vorzugsweise wird man Isolieröle verwenden. Beim öffnen der Trennanordnung fließt
die Isolierflüssigkeit aus einem Ausgleichsgefäß 21 in den Raum 20. Das Volumen
des Ausgleichsgefäßes kann man ohne weiteres so wählen, daß beim Öffnen der Trennanordnung
zwischen den Teilen 1 und 2 keine Luftstrecke vorhanden ist. In der
Figur ist der Ölspiegel bei 23 angedeutet. Er liegt so hoch, daß die Trennanordnung
auch dann gefahrlos geöffnet werden kann, wenn am unteren Teil noch Spannung ansteht.
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Bei der in der F i g. 2 dargestellten Trennanordnung ist im unteren
Teil t ein bewegliches Schaltstück 24 vorgesehen. Das bewegliche Schaltstück 24
wird mit einem Druckmittel angetrieben, das auf den Kolben 25 in einem Zylinder
26 einwirkt. Das Druckmittel wird über die bei 28 und 29 angedeuteten Leitungen
zu- bzw. abgeführt. Der Zylinder 26 ist an
seinem oberen Ende mit
einer eingeschraubten Platte 30 verschlossen. Dadurch wird der Kreislauf der Druckflüssigkeit
von der Isolierflüssigkeit im Raum 32 zwischen den Schaltstücken getrennt. Eine
besondere Dichtung ist jedoch nicht erforderlich, wenn die gleiche Isolierflüssigkeit
wie an der Stoßstelle auch als Druckmittel für den Antrieb verwendet wird. Das Kabel
13 ist bei dieser Anordnung von der Seite eingeführt. Der Kabelschuh 11, in dem
der Leiter 12 des Kabels sitzt, ist mit dem beweglichen Schaltstück 24
über
eine Schiene 33 verbunden. Das Schaltstück 24
ist von leitenden Teilen
35 so umgeben, daß eine möglichst gerundete Elektrodenform erreicht wird. Im oberen
Teil 2 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ein nicht näher dargestellter
Leistungsschalter untergebracht. Der durch das Isoliermaterial 5 führende Schaltstift
4 trägt an seinem unteren Ende ein Schaltstück 36, das in der Einschaltstellung
mit dem Schaltstück 24 des unteren Teiles 1 zusammenwirkt. Das Schaltstück
36 und ein Teil des Isoliermaterials 5 ragen in der Einschaltstellung in den Raum
32 des becherförmigen unteren Teiles 1 hinein. Zum öffnen der Trennanordnung wird
der Schaltstift 24 aus dem Schaltstück 36 gezogen. Die Trennanordnung kann durch
eine vertikal gerichtete Bewegung der beiden Teile völlig geöffnet werden. Dabei
strömt das Öl aus dem Ringraum 38 in den Raum 32, so daß das Schaltstück 24 und
die leitenden Abschirmungen 35 genügend hoch mit Öl abgedeckt werden. Auch bei dieser
Anordnung kann daher über das Kabel 13 Spannung an dem Schaltstift anstehen
und dennoch das Oberteil 2 gefahrlos abgehoben werden. Der Ringraum 38 ist
mit einem leitenden Belag 40 versehen. Dieser Belag besitzt das gleiche Potential
wie der im allgemeinen geerdete Mantel 6 des Oberteiles. Ein Glimmen kann deshalb
in dem mit Luft gefüllten oberen Teil des Ringraumes nicht auftreten. Durch eine
mit der Ummantelung 6 verbundene Hülse 41 wird das Oberteil 2 auf
dem Unterteil 1 zentriert und gehalten.
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Bei der in F i g. 3 dargestellten Anordnung sind das Schaltstück
10 und der Kabelschuh 11 ebenso wie bei dem in F i g.1 dargestellten
und beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgeführt. Im Isoliermaterial 5 des oberen
Teiles 2 ist zentrisch zum Schaltstift 4 eine Ausnehmung 45 vorgesehen.
Die Ausnehmung ist mit einem leitenden Belag 46 ausgekleidet, der mit dem Schaltstift
4 leitend verbunden ist. Beim Schließen der Trennanordnung drückt die von dem Isoliermaterial
s verdrängte Isolierflüssigkeit im Raum zwischen den beiden Teilen das Gas in der
Ausnehmung 45 zusammen. Ein besonderes Ausgleichsgefäß wird daher nicht benötigt.
Da auf diese Weise aber nur verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmengen untergebracht
werden können, reicht der Ölspiegel bei dieser Anordnung nicht aus, um das Schaltstück
10 völlig abzudecken. Die dargestellte Ausführungsform einer Trennanordnung
kann daher nur spannungslos geöffnet werden. Sie besitzt aber dafür den Vorteil,
daß sie kein bewegliches Schaltstück wie die in F i g. 2 beschriebene Trennanordnung
benötigt und dennoch nur eine verhältnismäßig kleine Hubbewegung in senkrechter
Richtung erfordert, bis der obere Teil seitwärts weggenommen werden kann. Nach außen
wird die Stoßstelle mit einem Gummiring 47 abgedichtet. Der mechanische Halt
wird bei dieser Anordnung durch einen Klemmverschluß 49 erreicht, der an der unteren
Ummantelung 50 befestigt ist und über einen Flansch 51 greift, der an der oberen
Ummantelung 6 angebracht ist.
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Die in der F i g. 4 dargestellte Trennanordnung ist ähnlich wie die
in F i g. 1 dargestellte Anordnung ausgebildet. Sie besitzt ebenso wie diese ein
Ölausgleichsgefäß 21. Das Ölausgleichsgefäß ist jedoch wesentlich kleiner
gehalten. Ebenso ist der Hub, der erforderlich ist, um den Schaltstift
4 über die Ummantelung 55 des unteren Teiles 1 hinwegzuheben, kleiner als
bei der Ausführung nach F i g. 1. Auch die dargestellte Anordnung kann wie die Anordnung
nach F i g. 3 nur spannungslos geöffnet werden.