DE1513033C3 - Schutzvorrichtung für in geerdete Gehäuse gekapselte, mit Isoliergas gefüllte Hochspannungsanlagen - Google Patents

Description

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liert sind. Das durch die Kapselung 100 gebildete erforderlich ist. Hier ist an die metallische Kapselung Gehäuse ist geerdet. Eine von einem Motor M an- 100 der Hochspannungsanlage ein mit dem Innentreibbare Kolbenstange 2 vermag Erdungskontakte 4 raum der Kapselung kommunizierender Behälter 101 der Kapselung 100 elektrisch leitend mit den span- angeflanscht. Der Behälter 101 weist zur Verbindung nungsführenden Teilen 6 in der Kapselung 100 zu 5 mit der Kapselung 100 einen Rohrstutzen 101 α und verbinden. Der ultraschnell anlaufende Motor M ist an seinem gegenüberliegenden Ende einen Rohrhierfür von einer Anzeigevorrichtung A abhängig, stutzen 101 b auf, dessen Bedeutung weiter unten die das Auftreten eines Kurzschlußlichtbogens an- noch klar werden wird. Der auch hier als Erdungszeigt, der zwischen den Phasen oder zwischen Phase schalter ausgebildete pneumatische Kontaktgeber be- und Erde auftreten kann. Die Anzeigevorrichtung A io steht aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung aus spricht auf den Druck im Inneren der Kapselung 100 einem Zylinder 102 und einem Kolben 103, der wiean und insbesondere auf eine unzulässige Druck- der auf einer aus elektrisch leitendem Material besteigerung. , stehenden Kolbenstange 104 sitzt, deren Vorderende

Fig. 2 zeigt die Ausbildung der Anzeigevorrich- 104a dazu bestimmt ist, die elektrisch leitende Vertung A aus einer an die Kapselung 100 angeschlosse- 15 bindung zwischen einem Erdungskontakt 105 und nen Rohrmuffe 9 großen Querschnitts, deren Inneres den spannungsführenden Teilen 106 in der Kapsemit dem Inneren der Kapselung 100 in Verbindung lung 100 herzustellen.

steht und in der eine zerstörbare Membran 8 ange- Eine zerstörbare Membran 107 befindet sich in ordnet ist. Bei unzulässiger Drucksteigerung in der einer Öffnung des Zylinders 102 hinter dem Kolben Kapselung 100 zerreißt die zerstörbare Membran 8, 20 103. Die Membran wird so einseitig vom Druckgas so daß das Druckgas in einem rohrförmigen Halter in der Kapselung 100, das über den Rohrstutzen 10 einströmt, der an der Rohrmuffe 9 befestigt ist 101 α großen Durchmessers auch in den Behälter 101 und in dem ein Glied P liegt, das starr mit einem gelangt und diesen ausfüllt, beaufschlagt. Am unte-Hebel 5 verbunden ist, der am Halter 10 auf die in ren Ende des Zylinders 102 durchsetzt die Kolbender Figur gezeigte Weise schwenkbar angelenkt ist. 25 stange eine Druckdichtung 108. Auch ist der Kolben Der Hebel 5 trägt an seinem äußeren Ende auf einem im Zylinder 102 abgedichtet geführt, so daß die Zapfen 1 b eine Rolle 12. Bei Einwirken des Druck- Membran 107 von der gleichen Druckdifferenz begases im Halter 10 auf das Glied P wird der Hebel 5 aufschlagt wird wie die Kapselung 100, da das Innere in Richtung des Pfeils/1 nach oben verschwenkt des Zylinders 102 über ein Luftloch 102α mit der und gibt damit einen weiteren Hebel 1 frei. 3° freien Atmosphäre verbunden ist.

In der Ruhelage stützt sich der Hebel 1 mit seinem Tritt in der Kapselung 100 ein Kurzschlußlichtoberen Ende an der Rolle 12 des Hebels 5 ab. Das bogen auf, so wird auf Grund des Druckanstiegs untere Ende 1 α des Hebels 1 ist um seine Achse 0 wegen der Erwärmung des Druckgases durch den schwenkbar, die an einem festen Träger 13 vorge- Kurzschlußlichtbogen die Membran 107 augenblicksehen ist, der seinerseits am Halter 10 angebracht ist. 35 Hch zerstört und durch das Druckgas der Kolben Am unteren Ende 1 α des Hebels 1 ist weiter ein halb- nach unten und damit die Kolbenstange 104 in den mondförmiger Nocken 1 c vorgesehen. Weiter wird entsprechend ausgebildeten Kontakt der spannungsder Hebel 1 von einer Druckfeder 14 auf die in der führenden Teile 106 in der Kapselung 100 getrieben, Figur gezeigte Weise beaufschlagt. Wird also der die somit geerdet werden, was ein weiteres Anwach-Hebel 1 nach Zerstörung der Membran 8 auf Grund 40 sen des Drucks verhindert.

der Einwirkung des Druckgases vom Hebel 5 frei- Der Kolben 103 weist ein Teil 109 mit einer Nut gegeben, so führt er augenblicklich und von der 109 α und einem konischen Ende 109 b auf. Weiter Wirkung der Druckfeder und der Druckgases unter- ist eine pneumatisch oder elektrisch betätigte ,Verstützt, eine Schwenkbewegung in Richtung des riegelung 110 vorgesehen, deren Riegel 110 α in die Pfeils/2 aus. Die Kolbenstange 2 weist an ihrem 45 Nut 109 α des Teils 109 am Kolben 103 einzutreten hinteren Ende eine Anschlagkante 2 b auf, die in der vermag, um die Verriegelung der Kolbenstange 104 Figur gezeigten Ruhelage am halbmondförmigen in Erdungsstellung zu gewährleisten.
Nocken 1 c des Hebels 1 abgestützt und durch diesen Soll die Betätigung der Schutzvorrichtung auch verriegelt ist. Verschwenkt sich nun der Hebel 1 auf unabhängig vom Auftreten eines Kurzschlußlichtdie beschriebene Weise in Richtung des in der Figur 50 bogens möglich sein, so wird zusätzlich ein Ventil gezeigten Pfeils / 2, so gibt der Nocken 1 c die An- 111 vorgesehen, mit dessen Hilfe beliebig Druckgas schlagkante 2 b der Kolbenstange 2 und damit die hinter den Kolben 103 geleitet und die Vorrichtung Kolbenstange selbst frei. Das Vorderende 2 a der damit auch unabhängig von einer Zerstörung der Kolbenstange 2, die aus elektrisch leitfähigem Mate- Membran 107 betätigt werden kann. Das Ventil 111 rial besteht, ist zwischen Erdungskontakten 4 der 55 kann pneumatisch oder elektrisch betätigbar sein. Es Kapselung 100 zugeführt. Die Kolbenstange 2 durch- steht auf die gezeigte Weise mit einem in der Figur setzt weiter Wandungen eines Zylinders 7 abgedich- nicht dargestellten Vorratsbehälter für Preßluft oder tet. Sie trägt überdies einen Kolben S, der im Zylin- dem Inneren der Kapselung 100 in Verbindung,
der 7 unter Abdichtung geführt ist. Diese Anordnung Im Rohrstutzen 101 ft am oberen Ende des Bebildet den MotorM gemäß Fig. 1. 60 hälters 101 ist eine Gewindebuchse 112 herausnehm-

An dem Zylinder 7 ist weiter über einen Flansch 3 bar angeordnet, die von einem Stopfen 113 vereine Druckleitung R angeschlossen, durch die eine schlossen ist. Auf diese Weise ist ein Austausch einer Druckbeaufschlagung des Kolbens S erfolgt, der so zerstörten Membran 107 gegen eine neue Membran nach Zerstörung der Membran unter gleichzeitigem mühelos möglich. Will man die Membran 107 aus-Druckabbau eine sofortige Erdung der spannungs- 65 tauschen, so wird die Gewindebuchse 112 so weit in führenden Teile 6 bewirkt. den Behälter 101 hineingescforaubt, daß sie den

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine oberen Teil des Zylinders 102, wie in der Figur

Verriegelung der Kolbenstange in der Ruhelage nicht strichpunktiert angedeutet, berührt. Auf diese Weise

entsteht eine Druckschleuse, die den übrigen Teil des Behälters 101 von der Membran 107 abgedichtet trennt. Nun kann der Stopfen 113 entnommen werden, wodurch die Membran 107 zugänglich wird.

Hinter der Membran 107 kann im unmittelbar an diese anschließenden Raum 115 des Zylinders 102 eine Sprengkapsel 116 mit elektrischer Zündung angeordnet werden, die auf die in der Figur angedeutete Weise mit einem Ring-Transformator 117 elektrisch leitend verbunden ist, der einen Erdungsleiter 118 der Kapselung 100 der Hochspannungsanlage umgreift. Entsteht ein Kurzschlußlichtbogen geringer Intensität, so wird er über die Erdungsleitung 118 abgeleitet. Der in der Erdungsleitung 118 fließende Primärstrom erzeugt im Ring-Transformator 117 einen Sekundärstrom, der die Sprengkapsel 116 elektrisch zündet, so daß bei einem vorbestimmten Wert des Stromes in der Erdungsleitung 118 die Schutzvorrichtung durch Zerstörung der Membran 107 auch dann anspricht, wenn der durch den Kurzschlußlichtbogen geringer Intensität hervorgerufene Druckanstieg selbst nicht ausreicht um die Membran 107 zu zerstören. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß eine Erdung innerhalb weniger Perioden des Stroms unabhängig von der Intensität des Kurzschlußlichtbogens sichergestellt ist.

Fig.4 zeigt die Kapselung mehrerer Teile einer Hochspannungsanlage bzw. einer mehrfachen Anwendung der beschriebenen Schutzvorrichtung gemäß Fig. 3. Es sind für mit Fig. 3 übereinstimmende Teile die dortigen Bezugszeichen verwendet. Die Kapselung besteht aus mehreren einzelnen Behältern 201a, 201b, 201c, 201 d und 201 e, die über Flansche 202 verbunden sind, die aus elektrisch isolierendem Material bestehen und somit eine Auftrennung der Kapselung in voneinander elektrisch isolierte Abschnitte ergeben. Jeder der so entstehenden Abschnitte ist mit dem Nulleiter über eine Erdungsleitung 118 verbunden, die jeweils von einem Ring-Transformator 117 umfaßt wird. In den Abschnitten sind Schalteinrichtungen 203 vorgesehen. Kabel 205, die die Wandungen der Behälter jeweils mit Hilfe von Durchführungen 206 durchsetzen, ermöglichen den Anschluß an die einzelnen Phasenleiter. Ultraschnelle Erdungs-Schutzvorrichtungen gemäß F i g. 3 sind beispielsweise auf die Behälter 201 a, 201 c und 201 e aufgesetzt.

Die beschriebene Schutzvorrichtung erzielt äußerst kurze Ansprechzeiten innerhalb weniger Perioden des. Stroms und zwar unabhängig von der Stärke des Kurzschlußstroms. Sie bedarf überdies keiner zusätzlichen elektrischen Stromquellen und verwendet kein elektromechanisches oder elektronisches Relais. Dadurch wird eine höhere Zuverlässigkeit des Schutzes erzielt. Die auf den vom Kurzschlußlichtbogen ausgelösten Überdruck ansprechende Schutzvorrichtung bleibt in jedem Falle wirksam. Die Schutzvorrichtung ermöglicht gleicher Weise wirksam den Schutz von auf sehr hohen Spannungen liegenden Stromschienen und/oder Schalteinrichtungen bzw. Transformatoren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

513033 1 2 Es ist schon eine gekapselte Schaltzelle bekannt Patentansprüche: (USA.-Patentschrift 1 733 077), deren geerdetes Gehäuse mit einem geeigneten Isoliermaterial, wie

1. Schutzvorrichtung für in geerdete Gehäuse Isolieröl gefüllt ist. Dabei ist eine Schutzvorrichtung gekapselte, mit Isoliergas gefüllte Hochspan- 5 vorgesehen, die auf den Druck des Gases anspricht, nungsanlagen mit einem durch Drucksteigerung das bei Störungen, beispielsweise beim Auftreten im Isoliergas beim Auftreten eines Kurzschluß- eines Kurzschlußlichtbogens aus dem Isolieröl entlichtbogens ansprechenden, eine Abschaltung der steht. Es ist also ein pneumatischer Kontaktgeber als Hochspannungsanlage einleitenden, pneumatisch Abschalter der spannungsführenden Teile ausgebilbetätigten Kontaktgeber mit einer auf Druck- io det. Die Auslösung erfolgt auf Grund einer auf anstieg ansprechenden Membran, dadurch Druckanstieg ansprechenden Membran, gekennzeichnet, daß der pneumatische Auch ist schon eine Schutzeinrichtung für Schalt-Kontaktgeber selbst als Erdungsschalter mit anlagen gegen Beschädigung durch freibrennende einer als Betätigungsvorrichtung des Erdungs- Kurzschlußlichtbögen bekannt (deutsche Patentschalters vorgesehenen Kolben-Zylinder-Anord- 15 schrift 744 206), die eine auf den Kurzschlußlichtnung (102, 103) und einer die spannungsführen- bogen ansprechende pneumatische Kontaktgeberden Teile (6, 106) bei unzulässiger Drucksteige- anordnung aufweist. Die Schaltanlage ist dabei mit rung mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbin- Luftisolation ausgerüstet.

denden Kolbenstange (2, 104) ausgeführt ist, und Überdies ist die Verwendung von Druckgas als daß die Membran (8, 107) zerstörbar ist und 20 Isoliermittel für Hochspannungsanlagen allgemein zwischen einem von dem Isoliergas gefüllten üblich, da sich dadurch erheblich geringere Bau-Raum und dem Kolben (103) liegt. größen ermöglichen lassen.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, da- Aufgabe der Erfindung ist es, die Schutzvorrichdurch gekennzeichnet, daß neben der zerstör- tung für derartige mit unter Druck stehendem Isolierbaren Membran (107) eine Sprengkapsel (116) 25 gas, das infolge der Erwärmung durch den Kurzmit elektrischem Zünder angeordnet ist. schlußlichtbogen zur für die Kapselung gefährlicher

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, da- Ausdehnung neigt, gefüllt Hochspannungsanlagen zi durch gekennzeichnet, daß der elektrische Zünder vervollkommnen.

der Sprengkapsel (116) mit einem den Erdungs- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der einleiter (118) der Kapselung (100) der Hochspan- 30 gangs genannten Schutzvorrichtung dadurch gelöst nungsanlage umgreifenden Ringtransformator daß der pneumatische Kontaktgeber selbst al· (117) verbunden ist. Erdungsschalter mit einer als Betätigungsvorrichtuns

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, da- des Erdungsschalters vorgesehenen Kolben-Zylinder durch gekennzeichnet, daß der Kolben (103) der Anordnung und einer die spannungsführenden Teil'. Kolben-Zylinder-Anordnung (102, 103) in der 35 bei unzulässiger Drucksteigerung mit dem Gehäuse Erdungsposition verriegelbar ist. elektrisch leitend verbindenden Kolbenstange aus

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, da- geführt ist, und daß die Membran zerstörbar ist unc durch gekennzeichnet, daß die Verriegelung (110) zwischen einem von dem Isoliergas gefüllten Raur eine als Riegel (110 a) ausgebildete Stange auf- und dem Kolben liegt. Durch die Ausbildung de weist, der eine Nut (109 a) eines mit dem Kolben 40 pneumatischen Kontaktgebers als Erdungsschalte (103) verbundenen Teils (109) mit konischem wird die durch die Schutzvorrichtung erzielte At Ende (109 b) zugeordnet ist. sicherung günstig beeinflußt und die Ansprechze

6. Schutzvorrichtung nach einem der An- verkürzt. Die zerstörbare Membran ermöglicht ei Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sicheres und sofortiges Ansprechen der' Schutzvo: die Kolben-Zylinder-Anordnung (102, 103) mit 45 richtung bei unzulässiger Drucksteigerung. Insbesoi einem die zerstörbare Membran (107) umgehen- dere hat die Zerstörung der Membran eine soforti<: den Ventil (111) beliebig betätigbar ist. Betätigung des Kolbens der Kolben-Zylinder-Anort

7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, da- nung durch das unter Druck stehende Isoliergas zi durch gekennzeichnet, daß gegenüber der im Folge. Die Vorrichtung ist einfach ausgebildet ui: oberen offenen Ende des Zylinders (102) der 5° in ihrer Funktion zuverlässig. Die zerstörbare Men Kolben-Zylinder-Anordnung (102, 103) angeord- bran ermöglicht eine Anpassung an zulässige od neten Membran in der Wandung des Behälters erwünschte Druckschwellwerte und ist leicht zu e (101) eine durch einen Stopfen (113) verschlos- setzen.

sene Gewindebuchse (112) sitzt, die zum Aus- In der folgenden Beschreibung folgt eine Erläui

wechseln der Membran (107) in einer Art 55 rung von Ausführungsbeispielen an Hand c

Schleuse bis zur Kontaktnahme mit dem Ende Figuren. Es zeigt

des Zylinders (102) in den Behälter (101) ein- F i g. 1 schematisch eine metallische Kapselu

schraubbar ist. einer druckgasisolierten Hochspannungsanlage,

F i g. 2 schematisch eine Ausführungsform

60 Schnitt,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrich- F i g. 3 eine Schnittansicht einer abgeänderten A·

tung für in geerdete Gehäuse gekapselte, mit Isolier- führungsform, und

gas gefüllte Hochspannungsanlagen mit einem durch F i g. 4 schematisch eine Ausführungsform

Drucksteigerung im Isoliergas beim Auftreten eines eine aus mehreren Teilen bestehende Hochsp:

Kurzschlußlichtbogens ansprechenden, eine Abschal- 65 nungsanlage.

tung der Hochspannungsanlage einleitenden, pneu- Fig. 1 zeigt eine Kapselung 100 einer Hochsp

matisch betätigten Kontaktgeber mit einer auf Druck- nungsanlage, in der spannungsführende Teile 6

anstieg ansprechenden Membran. Hilfe einer Druckgasfüllung der Kapselung 100 i