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Gekapselte, in mit Isoliergas erhöhten Drucks gefüllten rohrförmigen
Behältern untergebrachte Schaltanlagen Es ist bekannt, Hochspannungsgeräte und -leitungen
in Behältern unterzubringen, die mit einem Isoliergas gefüllt sind. Durch die Verwendung
eines Isoliergases mit gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhtem Druck können die
Abstände zwischen spannungführenden Teilen merklich herabgesetzt werden, gegenüber
den Abständen, die eingehalten werden müssen, wenn die Anlage mit Luft von Atmosphärendruck
gefüllt ist. In den meisten Fällen genügt es, zur Verringerung der Schlagweite als
Isoliergas Luft mit erhöhtem Druck von beispielsweise 5 atü zu verwenden. Theoretisch
beträgt dabei die Isolationsfestigkeit das 5fache im Vergleich mit einer Behälterfüllung
mit Luft von Atmosphärendruck.
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Sind in einer solchen Schaltanlage Druckgasschalter vorhanden, bei
denen zur Lichtbogenlöschung meist ebenfalls Luft verwendet wird, so ergeben sich
Schwierigkeiten, weil der Luftdruck während des Schaltens erheblich höhere Werte
von beispielsweise 15 atü annehmen muß. Außerdem muß dafür gesorgt werden, das die
unvermeidlichen Schaltgase aus der Anlage entfernt werden. Im Hinblick auf die stark
verringerten Schlagweiten einer solchen Anlage muß aber unmittelbar nach dem Schaltvorgang
in der ganzen Anlage wieder der normale Betriebsdruck des Isoliergases von beispielsweise
5 atü vorhanden sein.
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Die Erfindung betrifft eine gekapselte, in rohrförmigen Behältern
untergebrachte Schaltanlage mit Druckgasschaltern, Sammelschienentrennschaltern
und dergleichen, bei der die ruhenden Teile mit festem Isoliermaterial -umhüllt
sind und bei der außerdem alle Teile der Schaltanlage und auch die Schaltstelle
des Druckgasschalters unter dem mäßigen Druck eines Isoliergases stehen. Erfindungsgemäß
ist die Anordnung so getroffen, daß die Löschkammer des Druckgasschalters als rohrförmiger
Behälter ausgebildet ist, der im Augenblick des Schaltens durch ein Klappensystem
12 gegen die ihn umgebenden äußeren Behälter (Schaltkammer, Druckgasschaltergehäuse)
abgeschlossen wird und ein Löschgas mit mehrfach höherem Druck enthält. Auf diese
Weise wird dafür gesorgt, daß auch während eines Schaltvorganges die Isolierfestigkeit
aller Teile der Schaltanlage erhalten bleibt. Trotzdem wird dem Druckgasschalter
die benötigte Druckluft unter dem erforderlichen, wesentlich höheren Druck zugeführt,
und durch das Klappensystem wird dafür gesorgt, daß dieser erhöhte Druck einschließlich
der entstehenden Schaltgase nach Vollendung eines Schaltvorganges ; abziehen kann,
ohne die übrigen Räume der Schaltanlage zu beeinträchtigen. Nach Abzug der Schaltgase
steht die gesamte Anlage einschließlich der Löschkammer des Druckgasschalters wieder
unter dem Druck des Isoliergases.
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Es ist zwar schon eine Schalterzelle bekannt, bei der die Schaltstelle
des Leistungsschalters von einem Isolierrohr umgeben ist. Dabei können die Austrittsöffnungen
in den Isolierrohren der einzelnen Phasenleiter so angeordnet sein, daß die ausströmenden
Schaltgase in verschiedene Richtungen oder verschiedene Räume geleitet werden. Bei
diesen bekannten Schaltzellen wird aber zur Isolierung im stationären Zustand nur
atmosphärische Luft verwendet, und ein Überdruck zur Schaffung einer erhöhten elektrischen
Festigkeit bei entsprechend verringerten Abmessungen ist nicht vorhanden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einem
Vertikalschnitt und einem Grundriß schematisch dargestellt. In einem rohrförmigen
Behälter 1 ist der Leistungsschalter untergebracht. In anderen Behältern
2 bzw. 3 sind Sammelschienentrennschalter enthalten. Wenn in einer Anlage nur ein
Sammelschienensystem vorhanden ist, so kann einer der beiden Behälter 2 oder 3 fortfallen.
Wird ein drittes Sammelschienensystem benötigt, so kann ein entsprechender Behälter
auf den Behälter 1 des Leistungschalters aufgebaut werden.
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Die Leistungsschaltstelle befindet sich in der Schaltkammer 4 eines
Druckgasschalters, dessen Druckluftkessel 5 außerhalb des Behälters 1 angeordnet
ist. Zwishen dem Druckluftkessel5 für die Speicherung der zur Lichtbogenlöschung
benötigten Druckluft und der Schalterkammer 4 befindet sich eine Druckluftsteueranlage
6 bekannter Bauform, die Ventile enthält, um die zur Löschung benötigte Druckluft
der eigentlichen Löschkammer 8 des Leistungsschalters
zuzuführen.
Am oberen Ende des Leistungsschalters ist eine Ausblasöffnung 9 vorgesehen, durch
die die Druckluft einschließlich der Schaltgase nach Durchführung eines Schaltvorganges
in den umgebenden Raum entweicht. An der Ausblasöffnung 9 befinden sich Dichtungsklappen
10, die geschlossen sind, solange in der Anlage der normale Isoliergasdruck
von beispielsweise 5 atü vorhanden ist. Die Dichtungsklappen 10 werden nur
dann vorübergehend geöffnet, wenn in der Schalterkammer der Löschdruck von beispielsweise
15 atü auftritt.
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Der gesamte Behälter 1 ist mit dem zur Erhöhung der Isolierfestigkeit
dienenden Druckgas angefüllt, für das oben ein Druck von 5 atü angegeben wurde.
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In der Wandung der Schaltkammer 4 befinden sich einige Klappen 12.
Diese Klappen sind geöffnet, wenn keine Schaltung vorgenommen wird, d. h. wenn die
ganze Anlage einschließlich der Schalterkammer 4 mit dem Isoliergas normalen Drucks
gefüllt ist. Dieser gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhte Druck ermöglicht es,
den Weg des Schaltstiftes zu verkürzen, weil die Trennstrecke des Leistungsschalters
eine höhere spezifische Durchschlagsfestigkeit hat als wenn sie nur unter Atmosphärendruck
steht. Während eines Schaltvorganges ensteht aber in der Löschkammer 8 ein erhöhter
Druck von etwa 15 atü, und zwar so lange, bis durch Öffnen der Dichtungsklappen
10 dieser Druck wieder abfällt. Dieser erhöhte Druck sorgt dafür, daß die
Klappen 12 geschlossen werden, so daß der erhöhte Druck nur in der Schalterkammer
selbst wirksam ist. Wenn die Dichtungsklappen 10 nach Vollendung eines Schaltvorganges
geöffnet haben, so entweicht der überdruck aus der Schalterkammer, und dann öffnen
auch sofort wieder die Klappen 12, so daß die Schaltstelle wieder unter dem normalen
überdruck des Isoliergases steht.
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Zweckmäßig wählt man den Druck des Isoliergases und die innerhalb
des Behälters vorhandenen Isolationsstrecken so, daß, falls einmal in Störungsfällen
der Behälterdruck von beispielsweise 5 atü entweichen sollte, bei der normalen Betriebsspannung
bzw. bei den im normalen Betrieb vorkommenden Netzüberspannungen vom beispielsweise
1,25fachen der Normalspannung ein überschlag weder zwischen den Phasenleitern untereinander
noch zwischen den Phasenleitern und Erde noch über die Leistungsschaltertrennstrecke
auftreten kann. Bekanntlich werden nach den jetzigen VDE-Vorschriften in normalen
Schaltanlagen für eine Betriebsspannung von U-kV die Isolationsabstände für eine
stark erhöhte Prüfspannung von (2,2 U -I- 20) kV ausgelegt. Bei einer Betriebsspannung
von beispielsweise 10 kV beträgt demzufolge die Prüfspannung 42 kV, während die
obenerwähnte, betriebsmäßig vorkommende ; 1,25fache Normalspannung einen Wert von
12,5 kV hat. Der Differenzspannung von 29,5 kV ist die im Druckbehälter untergebrachte
Hochspannungsanlage nur dann gewachsen, wenn der vorgesehene Behälterdruck von beispielsweise
5 atü vorhanden ist. i Um den Leistungschalter zu einer Ausschaltung zu veranlassen,
werden innerhalb der Druckluftsteueranlage 6 Ventile benötigt, durch die
das Druckgas über den Luftkanal 7 in die Löschkammer 8 befördert wird. Hier wird
in üblicher Weise der Schalter- i Lichtbogen gelöscht. Eine Möglichkeit für den
inneren Aufbau eines solchen Druckgasschalters ist in der Zeichnung andeutungsweise
dargestellt. Das von außen in die Löschkammer 8 gelangte Druckgas wirkt auf einen
Druckgaskolben 11, der demzufolge den Schaltstift nach unten bewegt. Der dabei entstehende
Öffnungslichtbogen wird in bekannter Weise von dem nachfolgenden Druckgasstrom gelöscht.
Dieser Druckgasstrom gelangt aus der Schalterkammer 4 über den Ausblaskanal 9 und
die Dichtungsklappen 10 nach außen. Diese Dichtungsklappen 10 schließen unmittelbar
nach der erfolgten Ausschaltung. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß im Innern
des Behälters und auch in der Schalterkammer 4 der normale Isoliergasdruck von beispielsweise
5 atü aufrechterhalten wird.
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Aus vorstehendem geht hervor, das normalerweise in dem die Schaltanlage
enthaltenden Behälter ein überdruck von nur 5 atü herrscht, der auch in der Schalterkammer
vorhanden ist. Nur vorübergehend während der Löschung eines Lichtbogens am Leistungsschalter
wird der Druck innerhalb der Löschkammer auf einen Wert von etwa 15 atü erhöht.
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Die Schalterkammer 4 ist auch im Grundriß der Zeichung dargestellt.
Dieser Grundriß zeigt, daß es sich bei Drehstromanlagen im wesentlichen um drei
Rohre handelt, die innerhalb des gemeinsamen Behälters 1 untergebracht sind. Durch
isolierende Zwischenwände 13 kann die Anlage mit Phasentrennung ausgebildet werden.
Die den einzelnen Phasenleitern zugehörigen Leistungsschalterkammern sind gegeneinander
bzw. gegen die inneren Wandungen des Behälters 1 durch geeignete Isolatoren 14 abgestützt.
Wesentlich in diesem Zusammenhang ist die Tatsache, daß die Länge der Kriechwege
der Druck luftzu- und -ableitung 7 bzw. 9 unabhängig von dem innerhalb des Behälters
1 vorhandenen Gasdruck so bemessen sind, als ob kein überdruck im Behälter vorhanden
wäre. Wenn es sich also beispielsweise um eine Schaltanlage für eine Betriebsspannung
von 30 kV handelt, dann entsprechen die Kriechwege 15 der Druckluftzuleitung dieser
Betriebsspannung.
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Wie aus dem Querschnitt hervorgeht, sind oberhalb des Behälters 1
weitere Behälter 2, 3 zur Aufnahme von Sammelschienentrennschaltern angeordnet.
Die Sammelschienen 16 selbst befinden sich zweckmäßigerweise außerhalb des Behälters.
Die Abstände zwischen den im Freien liegenden Sammelschienen entsprechen den normalen
Abständen einer in der Atmosphäre befindlichen Anlage. Natürlich können auch die
Sammelschienen in besonderen, unter überdruck stehenden Behältern angeordnet werden.
In diesem Fall können die Abstände zwischen den Sammelschienen bedeutend verkleinert
werden.
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Wesentlich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der
Umstand, daß die die Sammelschienentrennschalter enthaltenden Behälter 2, 3 mit
Durchführungen 17, 18, versehen sind, um zu ermöglichen, daß an dem Behälter 1 des
Leistungsschalters bzw. an seinen Einbauteilen gefahrlos gearbeitet werden kann.
Bei solchen Arbeiten muß unter Umständen der Behälter l .drucklos und selbstverständlich
auch spannungslos gemacht werden Wenn dann die Sammelschiene 16 weiter unter Spannung
gehalten werden soll, so muß der Behälter 2 unter dem Druck des Isoliergases stehen.
Im geöffneten Zustand des Trennschalters im Behälter 2 ist seine Trennstrecke offen,
so daß der der Sammelschiene gegenüberliegende Trenneranschluß spannungslos ist.
Infolgedessen ist auch die in den Behälter
1 hineinragende Durchführung
17 spannungslos. Der Behälter 1 kann daher drucklos gemacht werden.
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Zur Verringerung der Abstände zwischen spannungführenden Teilen trägt
eine Teilisolierung bei, mit der die einzelnen Leiter versehen sein können.