DE1198906B

DE1198906B - Hochspannungsschaltanlage

Info

Publication number: DE1198906B
Application number: DES67819A
Authority: DE
Inventors: Willi Olsen; Manfred Lieske
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-03-31
Filing date: 1960-03-31
Publication date: 1965-08-19
Also published as: CH389741A; FR1284921A

Description

Hochspannungsschaltanlage Es ist bekannt, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen in der Weise herzustellen. daß alle Hochspannung führenden Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Gießharz, versehen sind. Auf der Gießharzumhüllung sitzt die Metallkapselung, die im allgemeinen geerdet ist. Solche Anlagen bestehen aus mehreren Bauteilen. Zwischen den Bauteilen sind Kupplungsfugen vorgesehen. Die Kupplungsfugen sind mit einer Flüssigkeit hoher dielektrischer Festigkeit gefüllt. Durch die Flüssigkeit sollen Lufteinschlüsse vermieden werden, die bei hohen Feldstärken Entladungserscheinungen verursachen würden und zur Zerstörung der Isolierung führen könnten.
Es ist bekannt, den genannten Fugen ein Gefäß zuzuordnen, das beim Füllen der Fugen ebenfalls mit der Isolierflüssigkeit gefüllt wird. Das Gefäß dient als Vorratsspeicher für die Isolierflüssigkeit. Im Falle von Undichtigkeiten an den Fugen kann es durch Nachliefern der Flüssigkeit noch eine gewisse Zeit den erforderlichen Flüssigkeitsstand in den Fugen aufrechterhalten.
Auch bei der Anlage nach der Erfindung ist ein solches Gefäß vorgesehen, das beim Füllen der Fugen mit der Isolierflüssigkeit gefüllt wird. Im Gegensatz zum Bekannten handelt es sich hierbei jedoch erfindungsgemäß um eine Verriegelungseinrichtung, bei der zum Verriegeln bzw. Entriegeln dienende Kräfte durch die Flüssigkeit in der Verriegelungseinrichtung übertragen werden. Da eine solche übertragung bei fehlender Flüssigkeit nicht möglich ist, ist eine sichere Überwachung der Fugenfüllung und damit der Betriebssicherheit der Anlage möglich. Dabei bietet die Erfindung den Vorteil, daß man mit praktisch beliebig großen Kräften arbeiten kann, weil es nicht auf die Menge oder das spezifische Gewicht der Flüssigkeit ankommt. Die Flüssigkeit dient nur als inkompressibles Übertragungsglied.
Die Verriegelungseinrichtung kann z. B. so wirken, daß die Anlage außer Betrieb genommen wird, wenn die Flüssigkeit in den Fugen nicht mehr ausreicht. Man kann aber auch zunächst lediglich Warnsignale vorsehen, beispielsweise dann, wenn die Fugenflüssigkeit nur so langsam entweicht, daß der Betrieb noch eine gewisse Zeit ohne Beeinträchtigung weitergeführt werden kann. Neben den vorgenannten Aufgaben einer ständigen Überwachung hat die Erfindung für das Einschalten der Anlage besondere Bedeutung. Durch die Verriegelungseinrichtung kann dafür gesorgt werden, daß das Einschalten nur bei ausreichender Füllung der Fugen möglich ist.
Um Kräfte durch die Flüssigkeit übertragen zu können, ist die Verriegelungseinrichtung zweckmäßig mit zwei Kolben versehen. Mit dem einen Kolben wird ein Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt. Dieser Druck wird von der Flüssigkeit auf einen zweiten Kolben übertragen. Dabei können mit ausreichend großen Kolbenflächen beträchtliche Kräfte übertragen werden, ohne daß ein großer Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt werden muß. Statt der erwähnten Kolben können auch Membranen verwendet werden. Besonders zweckmäßig ist es, Kolben zu verwenden, die mit Hilfe eines Balges abgedichtet sind. Die Kolben sorgen dabei für die Führung und Kraftübertragung, der Balg für die Dichtung des Kolbens gegenüber dem den Kolben führenden Gehäuse. Zu diesem Zweck wird der Balg mit seinem einen Rand am Kolben und mit seinem anderen Rand an dem Gehäuse befestigt.

Die über die Flüssigkeit zu übertragenden Kräfte richten sich nach den Aufgaben, die die Verriegelung zu erfüllen hat. Zum Beispiel ist es möglich, den die Flüssigkeit unter Druck setzenden Kolben durch eine Feder zu belasten, während der vom Druck der Flüssigkeit beaufschlagte Kolben ebenfalls gegen eine Feder bewegt wird. Diesen bewegten Kolben kann man mit Kontakten versehen, die je nach der Stellung des Kolbens geöffnet oder geschlossen werden. Mit einer solchen Anordnung kann beispielsweise ein vorgegebener Druck der Isolierflüssigkeit, der eine ausreichende Füllung mit Isolierflüssigkeit voraussetzt, überwacht werden. Bei dieser Anordnung kann durch einfache Zeitglieder dafür gesorgt werden, daß bei einem plötzlichen Druckabfall die Anlage sofort ausgeschaltet wird, bei einem langsamen Absinken des Druckes hingegen zunächst nur ein Warnsignal gegeben wird. Bei dieser Art der Verriegelungsanordnung ist vorausgesetzt, daß die Fuge vollständig mit

Isolierflüssigkeit gefüllt ist und einen für sich ab-

geschlossenen Raum bildet. Dabei ist es gleichgültig,

wo die Verriegelungseinrichtung angeordnet ist, da

sich ohne Flüssigkeit kein Druck aufbauen läßt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ver-

riegelungseinrichtung oberhalb der Fuge anzuordnen.

In diesem Fall kann man auch ohne ständigen Druck

in der Isolierflüssigkeit auskommen. Deshalb ist es

möglich, oberhalb der Verriegelungseinrichtung ein

Ausgleichsgefäß für die Flüssigkeit vorzusehen, das

über die Verriegelungseinrichtung mit der Fuge in

Verbindung steht. Dieses Ausgleichsgefäß kann mit

seinem oberen Bereich mit der Außenluft in Ver-

bindung stehen und die beispielsweise bei Tempe-

raturschwankungen auftretenden Volumenänderun-

gen der Fuge ausgleichen. Dabei erhält man einen

einfachen Aufbau, wenn das Gehäuse der Verriege-

lungseinrichtung zugleich als Ausgleichsgefäß aus-

gebildet ist.

Um auch bei den vorgenannten Anlagen mit einem

Ausgleichsgefäß die zum Verriegeln bzw. Entriegeln

nötigen Kräfte über die Flüssigkeit übertragen zu

können, ist es zwechmäßig, beim Entriegeln zunächst

das Ausgleichsgefäß von der mit Flüssigkeit gefüllten

Fuge abzusperren. Man kann dann ebenso wie bei

den vorher erwähnten vollständig geschlossenen

Fugen bei Bedarf große Drücke und damit auch ent-

sprechend große Kräfte aufbringen. Auf diese Ab-

sperrung kann aber unter Umständen auch verzichtet

werden, insbesondere dann, wenn die Verriegelun -s-

kr äfte nur durch kurzzeitige Stöße übertragen werden.

In diesem Fall kann man ein Hinausdrücken der

Fugenflüssigkeit in das Ausgleichsgefäß in aus-

reichendem Maße durch eine Drosselstelle verhin-

dern. die zwischen der Verriegelungseinrichtung und

dem Ausgleichsgefäß vorgesehen ist.

Das Absperren des Ausgleichsgefäßes 'sann bei-

spielsweise bei einer mit Kolben arbeitenden 2.% er-

riegelungseinrichtung dadurch erfolgen, da ß der einen

Druck auf die Flüssigkeit ausübende Kolben als

Schieber ausgebildet ist. Bei seiner Be1#llegung ver-

decl@t dieser Kolben dann zunächst die zu dem Aus-

leichsgefäß führend,-- Leitung. Danach wird dann

der Druck aufgebracht, der den anderen I:olbe:a be-

:v,-gt.

Die Erfindung kann mit jIorLLil i ür mehrere Fugen

vorgesehen werden. Durch die. zuerst genannte Ver-

riebelun-seinriclitLing, bei der die FugenfliissPgkeit

ständig unter einem bestimmten Druck steht, kann

ohne weiteres eine größere Anzahl Fug eia g1eic«zeiti-

überwacht werden. Dabei ist es von untergeordneter

Bedeutunn, wie die Fugen räu._-rlich z@ieir@:ader an-

geordnet sind. Bei einer Anlage, bei der Ausgleichs-

i:efiiße 1.ü;- die F aä-eii vorgesehen sind und bei der

die @erriegelurgseimicht@:ng obrhalb der Fugen

sitzt, ist es dagegen zwv@_@ix@@ü@ig, nu-..- ür über-

2ina@iderieende. Fugen cine --eireins?me @.'er_-iegP_

lungseinrichtung Herzusehen, weil sich sonst unter

Umständen Luitslcke bilden könnten.

Wie bereits erwähnt, die -#lerriegelungs-

eh:richtung dazu dienen, das Eiias2hüitürs der Anlage

ohne ausreichende Fugenfüllung zu verhindern. 'n

dieser ``eise kann die Erfinden- mit besonderem

Vorteil bei Anlagen verwendet werden, bei denen

sogenannte Trennanordnungen vorgesehen sind.

Diese Trennanordnungen werden an herausnehm-

baren Geräten, beispielsweise Leistungsschaltern,

Sie bestehen aus zwei gegeneinander ver-

schiebbaren Teilen. Beim Herausnehmen des Gerätes

folgt der dem Gerät zugeordnete Teil unter der Wir-

kung einer Feder dem Gerät nach. Dadurch wird

beim Herausnehmen des Gerätes selbsttätig eine

Trennstrecke geschaffen. Das Herausnehmen des

Gerätes kann daher völlig gefahrlos erfolgen. Um zu

erreichen, daß auch das Einsetzen des Gerätes ohne

Gefahr für das Bedienungspersonal vorgenommen

werden kann, ist in Weiterbildung der Erfindung an

dem dem herausnehmbaren Gerät zugeordneten Teil

der Trennanordnung eine Verriegelungseinrichtung

vorgesehen, die auf eine mechanische Sperre an der

Trennanordnung wirkt. Durch diese Sperre ist dafür

gesorgt, dai) das Einschalten der Trennanordnung

nur erfolgen kann, wenn alle Fugen in dem Bereich

der Anlage, die durch das Einschalten der Trenn-

anordnung unter Spannung gesetzt wird, mit Isolier-

flüssigkeit gefüllt sind.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Zeich-

nungen Ausführungsbeispiele dargestellt.

In Fig. 1 ist etwas vereinfacht eine metallgekapselte

Hochspannungsschaltanlage dargestellt. Sämtliche

Hochspannung führenden Teile der Anlage, wie bei-

speilsweise die reit 1 bezeichneten Sammelschienen,

sind mit der Umhüllung 2 aus Gießharz umgeben.

Auf der Gießharzumhüllung sitzt die Nletall-

kapselung 3. Die 1vletallkapselung ist geerdet.

Von dem Sammelschienen 1 führt eine Trenn-

anordnung 6 zu einem Leistungsschalter 7. Unterhalb

des ? eistungsschalters ist eine zweite Trennanord-

nung 8 vorgesehen, die zu einem Kabelabgang 9 führt.

Die Trennan.ordrungen 6 und 8 bestehen aus zwei

gegeneinander beweglichen Teilen 10 und 11. Die

Teile werden durch nicht dargestellte Federn aus-

einandergedrückt. Deshalb folgen die dem Leistungs-

schalter 7 zugeordneten Teile 11 der Trennanord-

nung6 bzw. 8 dem Leistungsschalter beim Heraus-

nehmen zunächst ein Stück. Dadurch wird selbsttätig

eine Trennstrecke geschaffen, die den gzfahrloscn

Ausbau des Leistungsschalters gestattet.

Zwischen den einzelnen Teilei der Hochspannungs-

schaltanlage sind, wie bei 12 aTagcdeutet ist, Fugen

vorgesehen. Die Fugen sind finit einer FIüssig@2it

hoher diele::triscl-er Festiel:2it, m AusLiilzrLiia2s-

beisi)i21 mit öl, gefüllt. Beim Ausfülirangsbcis-iei

sind L:=@t=@rlaalb, :n der Mitte und oberhalb c.'cs

,#'t# aP a, 1-#rl'.

#..#,15tl.i.c_s Fugen 12 vorges.h2:1. Die 'L_"il

shid durch eine Leitung 15 miteinander verbunden.

Sie hönnen deshalb gemeinsam gefüllt werden. Dabei

erfolgt der Anschluß deFülleitun , an de. i mit 16

bezeichneten Hahn. Oberhalb der obersten Fuge ist

ein A LiS?_c;c12Sge#äß 18 vorgesehen.

Zwisvhen dein Ausgleichsgefäß und der obers?ei@

Fuge ist ehre Verriegeiungs2inriclitun-20 zn@@eordnet.

Die @'erriegel_iingseirrichtung ist an dem dem L2i-

stangsschalter zugeordneten Teil 11 der Trcrin-

anordnung 6 befestigt. Sie sorgt dafür, daß die Trenn-

a nordnung 6 nur eingelegt «erden kann, wenn die

Fugen 12 am Leistungsschalter :nit der FlüssigKe@t

gefüllt sind.

Die Verrie"1l_iizgseinric'.:tiu@g 20 ist in den h'i

3 und 4 näher dargestellt. Sie besteht aus eineu

Gehäuse 21, in dem zwei Kolben 22 wind 23 @ e!--

gesehen sind. In die Kolben sind IM- ettallbälge 24 bzw,

25 mit ihrem einen Ende eingelötet. Das andere Ende

der Metallbälge ist an zwei Endstücken 26 bzw. 27

befestigt. Die Erdstücke werden durch Ilberwurf-

muttern 28 bzw. 29 gegen das Gehäus 21 gepreßt.

Dabei sind Dichtungen 30, 31 vorgesehen, die einen

vollständig dichten Abschluß ermöglichen.

Der Kolben 22 weist eine Stange 34 auf, an deren

Ende ein Knopf 35 befestigt ist. Durch eine Feder 36

wird der Knopf und über die Stange 34 auch der

Kolben 22 nach links gedrückt. Der Kolben 23 wird,

wie F i g. 3 zeigt, durch eine Feder 40 nach links

gedrückt. Diese Feder wirkt auf eine mit einem Stift

41 versehene Lasche 42, die in einen Schlitz 43 einer

Verriegelungsstange 44 eingreift. Der Bolzen 41 wird

durch die Feder 40 gegen den einen Arm 45 eines

bei 46 gelagerten doppelarmigen Hebels gedrückt.

Der Hebel wird dadurch entgegen dem Uhrzeiger-

sinn geschwenkt. Dabei schiebt der andere Hebelarm

47 den Kolben 23 nach links, bis er mit dem Feder-

ring 48 am Gehäuse anliegt.

Der Raum im Gehäuse 21 zwischen den Kolben 22

und 23 ist mit zwei Öffnungen 50, 51 versehen. Die

Öffnung 50 führt zu der unterhalb der Verriegelungs-

einrichtung liegenden obersten Fuge des Leistungs-

schalters. Die Öffnung 51 führt zu dem darüberliegen-

den Ausgleichsgefäß 18. Die Verriegelungseinrichtung

steht somit mit allen drei Fugen des Leistungs-

schalters in Verbindung. Sie wird beim Füllen der

Fugen ebenfalls mit Isolierflüssigkeit gefüllt. Anderer-

seits enthält das Gehäuse 21 der Verriegelungseinrich-

tung mit Gewißheit keine Isolierflüssigkeit, wenn in

den Fugen keine Isolierflüssigkeit vorhanden ist. Des-

halb kann durch die Verriegelungseinrichtung das

Einschalten der Trennanordnungen 6 bzw. 8 verhin-

dert werden, wenn die Fugen 12 des Leistungs-

schalters nicht mit Isolierflüssigkeit gefüllt sind. Zu

diesem Zweck ist eine mechanische Sperre vor-

gesehen. Die Sperre verhindert, daß die Teile 10 und

11 der Trennanordnung gegeneinander bewegt wer-

den. Die Sperre kann nur aufgehoben werden, wenn

der Bolzen 41 aus dem Schlitz 43 der Verriegelungs-

stange 44 geführt ist.

Zum Entriegeln muß der Betätigungsknopf 35 der

Verriegelungseinrichtung nach rechts gedrückt wer-

den. Dabei bewegt sich auch der Kolben 22 nach

rechts. Der Kolbe:i 22 ist als Schieber ausgebildet.

Er verschließt bei Beginn c_ler Bewegung zunächst die

zum Ausgleichsgefäß führende Öffnung 51 des Ge-

häuses 21. Danach baut sich im Gehäuse 21 ein Druck

auf. Durch diesen Druck wird der Kolben 23 eben-

falls nach rechts bewegt. Über den doppelarL.igen

Hebel wird der Bolzen 41 aus dem Schlitz 43 vier

Stange44 geführt, wobei die Feder40 zusammen-

gedrückt wird. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, kann

der für die Betätigung des Kolbe=ns 23 nötige Druck

nur dann entstehen, wenn das Gehäuse 21 vollständig

mit derugenisolierflüssigk@ii gefüllt iss. Da die Vcr-

riegelun-seinrici-itung oberhalb der Fugen üi?eordnet

ist, ist dies nur dann der Fall, wenn dit Fugen mit

Isolierfliissigkeit versehen sind.

In dep_ F i g. 5, 6 und 7 ist eine andere Ausführungs-

form der Verriegelungseinrichtung dargestellt. Für die

mit den F i j. 2, 3 und 4 übereinstimmenden Teile

werden gleiche i ezugszeichen verwendet. Bei dieser

Verriegelungseinrichtung bildet der Betätigungskropf

35 zusammen mit der Kolbenstange 34 und dem Kol-

ben 22 eine Einheit. Diese Einheit ist als Ganzes

durch einen Gummibalg 55 abgedichtet. Dabei ist das

eine Ende des Gummibalges mit dem Knopf 35, das

andere mit dem Gehäuse21 verbunden. Auch der

Kolben 23 ist durch einen Gummibalg 56 gegenüber

dem Gehäuse 21 abgedichtet. Wie die F i g. 5 zeigt,

ist das eine Ende des Gummibalges an einer Nut 57 des Kolbens 23 befestigt.

Die Wirkungsweise der in den F i g. 5, 6 und 7 dargestellten Verriegelungseinrichtung entspricht der der vorher beschriebenen Verriegelungseinrichtung. Auch hierbei wird durch den Kolben 22 bei Beginn der Betätigung zunächst die zum Ausgleichsgefäß führende Öffnung 51 des Gehäuses 21 abgesperrt. Ebenso wird die Öffnung 50 abgesperrt, die zu den Fugen führt. Dies hat den Vorteil, daß in den Fugen selbst kein Druck auftritt. Bei der weiteren Bewegung wird dann ein Druck im Gehäuse 21 erzeugt, der den Kolben 23 nach rechts bewegt. Dadurch wird über den doppelarmigen Hebel 45 der Bolzen 41 aus dem Schlitz 43 der Verriegelungsstange 44 geschoben. Dies geschieht entgegen der Wirkung der Feder 40, die von der Lasche 42 zusammengedrückt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Metallgekapselte Hochspannungsschalt- anlage, deren Hochspannung führende Teile mit einer Umhüllung aus verfestigtem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Gießharz, versehen sind, wobei zwischen einzelnen Bauteilen der Anlage eine Kupplungsfuge vorgesehen ist, die mit einer Flüssigkeit hoher dielektrischer Festigkeit gefüllt ist und mit einem Gefäß in Verbindung steht, das beim Füllen der Fuge ebenfalls mit der Flüssigkeit gefüllt wird, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , daß das Gefäß eine Verriegelungs- einrichtung (20) ist, bei der zum Verriegeln bzw. Entriegeln dienende Kräfte durch die Flüssigkeit in der Verriegelungseinrichtung übertragen wer- den. 2. Hochspannungsschaltanlage nach An- spruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Ver- riegelungseinrichtung (20) zwei Kolben (22, 23) aufweist und daß mit dem einen Kolben (22) ein Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt wird, der von dieser auf den anderen Kolben (23) übertragen wird. 3. I:ichspannungsschaltanlage nach An- spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kol- ben (2.2, 23) mit Hilfe eines Balges (24, 25) ab- gedichtet sind, der mit seinem einet: Rand am Kolben und init seinem anderen Rand an einem die -Kolben führenden Gehäuse (21) befestigt ist. Hochspannungsschaltanlage nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die X'er- riegelungszinrichtung (20) oberhalb der Fuge (12) an--.ordnet ist. 5. Fochspannungsschaltanlage nach An- spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Verriegelunaseinrichturg (20) ein Ausgleichs- gefäß (18) für die Flüssigkeit vorgesehen ist, das über die Verriegelungse:nrichtung (20) rr:t der Fuge (12) in Verbindung steht. 6. Hochspannungsschaltanlage i: ach An- spruch 5, dadurch gekennzeichnet, da ß ein Teil des Gehäuses (21) der Verriegelungseinriclituny (20) als Ausgleichsgefäß für die Flüssigkeit dient. 7. Hochspannungsschaltanlage nach An- spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ver- riegeln bzw. Entriegeln zunächst das Ausgleichs- gefäß (18) von der mit der Flüssigkeit gefüllten Fuge (12) abgesperrt wird. B. Hochspannungsschaltanlage nach An- spruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der

einen Druck auf die Flüssigkeit ausübende Kolben (22) als Schieber wirkt und während des ersten Teiles seiner Bewegung eine zu dem Ausgleichsgefäß führende Öffnung (51) abdeckt. 9. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere, insbesondere für übereinanderliegende Fugen eine gemeinsame Verriegelungseinrichtung (20) vorgesehen ist. 10. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1 mit Trennanordnungen an herausnehmbaren Geräten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung an dem dem herausnehmbaren Gerät (7) zugeordneten Teil der Trennanordnung (6, 8) angeordnet ist und auf eine mechanische Sperre an der Trennanordnung einwirkt, die das Einschalten der Trennanordnung (6, 8) verhindert. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 901912; deutsche Auslegeschrift Nr.1 027 759; österreichische Patentschrift Nr.182146.