DE1665265A1 - Metallumschlossene Schaltanlage fuer hohe Spannung - Google Patents

Metallumschlossene Schaltanlage fuer hohe Spannung

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Description

E Ar/LV
Pall B92
N. V. "COQ", in Utrecht, die Niederlande.
"Metallumschlossene Schaltanlage für hohe Spannung".
Die Erfindung bezieht sich auf eine metallumschlossene Schaltanlage für hohe Spannung mit einer Gas unter Druck enthaltenden, mit Erde zu verbindenden, in mehrere» Abteilungen geteilten, metallenen Umhüllung, in der mindestens ein Sammelschienensystem und die zu mehreren an dieses Sammelschienensystem angeschlossenen Schaltfeldern gehörenden Geräte und Leiter, wie Schalter, Anschlussorgane für Kabel, Strom- und Spannungswandler für die Messung und die Sicherung, Ueberspannungssicherungen, Verbindungsleiter, usw., angeordnet sind. Die Erfindung betrifft besonders eine Schaltanlage dieser Art für sehr hohe Spannungen, z.B. Spannungen von 200 KV und höher, wobei die unter Spannung kommenden Teile sich in einem isolierenden Gas hohen isolierenden Wertes, z.B. Schwefelhexafluorid (SPg), befinden. Eine solche Schaltanlage muss aus konstruktiven und Sicherheitsgründen mit einex metallenen Umhüllung versehen sein, die aus mehreren gasdicht voneinander getrennten und trennbaren Abteilungen besteht. Einige dieser Abteilungen können ein sehr kleines Volumen besitzen. Dies bringt die Gefahr mit sich, dass bei einer ernsthaft en* Störung, z.B. bei einem Erdschluss wesentlicher Leistung, der Gasdruck in dieser Abteilung so schnell steigt, dass die Umhüllung beschädigt wird oder sogar zusammenbricht, bevor die unter Spannung stehende Seile in dieser Abteilung durch die Sicherungs-
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organe spannungsfrei gemacht worden sind.
Die Erfindung hat den Zweck eine metallumschlossene
dttr '
Schaltanlage zu v&ca chaff en, in &te kleine Abteilungen ohne Gefahr vorgesehen oder durch bewegliche [Trennwände gebildet werden können und wobei gleichzeitig dafür gesorgt wird, dass in allen vorhandenen und gebildeten Abteilungen der für eine gute Isolation erforderliche Gasdruck (»er allen umständen aufrechterhalten wird. Nach der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass jede Abteilung dauernd mit einer Gas unter Druck enthaltenden Speiseleitung in Verbindung steht und dass zwischen jeder Abteilung, deren Volumen kleiner als ein bestimmtes Volumen ist, und einer- anderen Abteilung, deren Volumen zusammen mit demselben der erstgenannten Abteilung grosser als dieses bestimm* te Volumen ist, ein Verbindungskanal mit vefhältnismässfe geräumigem Querschnitt vorhanden ist, in welchem Kanal ein Organ angeordnet ist, das diesen Kanal unter normalen Betriebsumständen geschlossen hält oder örtlich verengt, aber sich unter anderen Umständen in einen Zustand bringen lassen kann, in dem dieser Kanal völlig geöffnet ist· Die Verbindung zwischen den beiden Abteilungen ruft eine VergrÖsserung des Volumens des
eine
Raumes hervor, in dem ein Erdschluss oder^-andere ernsthafte Störung eintritt· Durch diese VolumenvergrÖsserung wird die Geschwindigkeit, mit welcher der Gasdruck im kombinierten grösseren Raum steigt, wesentlich herabgesetzt, sodass die Sicherungsorgane die Abteilung mit der Störung von der Spannung abschalten können, bevor der Gasdruck in dieser Abteilung einen gefährlichen Wert überschritten hat. Da das Hervorrufen der Verbindung zwischen den zwei Abteilungen in bestimmten Fällen mit grosser Geschwindigkeit erfolgen mttfes, empfiehlt sich eine Ausführung, wobei
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der Verbindungskanal unter normalen Betriebsumständen durch eine brechbare Membran geschlossen gehalten wird. Beim Auflaufen des Druckes in der Abteilung mit dem zu kleinen Volumen bricht diese Membran lange bevor die metallene Umhüllung Gefahr läuft.
Da jede Abteilung der Schaltanlage dauernd an eine Speiseleitung für Gas unter Druck angeschlossen sein soll, kann der Verbindungskanal gleichzeitig für diesen Anschluss benutzt werden. In diesem Falle kann der Verbindungskanal unter normalen Betriebsumständen durch eine brechbare Membran mit einer Drosselöffnung verengt sein.
Erstreckt der Verbindungskanal mit der brechbarenMembran sich zwischen einer Abteilung mit einem zu kleinen Volumen und einer Abteilung mit einem ausreichend grossen Volume^ um darin einen gefährlichen Ueberdruck zu verhindern, so kann eine nur in einer Richtung wirkende brechbare Membran verwendet werden, d.h. so kann die Membran derart ausgeführt und/oder unterstützt sein, dass sie nur bricht, wenn in der Abteilung mit dem zu kleinen Volumen der Gasdruck einen bestimmten Wert übersehritt.
Die Erfindung kann mit Vorteil in einer metallumschlossenen Schaltanlage mit wenigstens einem Schaltfeld angewendet werden, das mit mindestens einem iDrennschalter für die elektrische Verbindung eines in einer ersten Abteilung vorhandenen ersten Gerätes mit einer in einer von dieser ersten Abteilung getrennten zweiten Abteilung vorhandenen Schiene eines Sammelschienensystemes oder einem darin vorhandenen zweiten Gerät versehen ist, von welchem Irennschalter die beiden zusammenarbeitenden Schaltkontakte sich in einem von mindestens einer
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dieser beiden Abteilungen getrennten Schaltraum befinden, der durch eine bewegliche metallene Trennwand in zwei voneinander getrennte, je einen, Trennschalterkontakt enthaltende Teile geteilt werden kann. Wird in einer solchen Schaltanlage die genannte Trennwand in die Arbeitslage gebracht, so wird das Volumen des durch die Trennwand gebildeten Teiles dieses Schaltraumes in den meisten Fällen gefährlich klein. Um die Explosionsgefahr dieses zu kleinen abgetrennten Raumes zu vermindern, kann nun auch zwischen der von diesem Schaltraum getrennten Abteilung und dem sich zwischen dieser Abteilung und der in die Arbeitslage gebrachten Trennwand befindenden Teil dieses Raumes ein Verbindungskanal mit Sperrorgan angeordnet sein^ und zwischen dieser Abteilung und diesem,Teil des Schaltraumes kann dann eine offene Verbindung vorhanden sein, wenn die Trennwand sich in der Arbeitslage befindet. Dieses Absperrorgan im Verbindungskanal kann ein mit der Trennwand gekuppeltes steuerbares Ventil sein, das geöffnet wird, wenn die Trennwand in die Arbeitslage gebracht wird. Unter den normalen Betriebsumständen, wobei die Trennwand ausser Wirkung ist und der Trennschalter geöffnet und geschlossen werden kann, ist daher der Verbindungskanal geschlossen, sodass die genannte Abteilung und der Schaltraum des Trennschalters gasdicht voneinander getrennt sind. Es ist aber auch möglich, den Verbindungskanal durch eine brechbare Membran abzuschliessen und zwischen der vom Schaltraum des TrennscbAters getrennten Abteilung und dem sich zwischen dieser Abteilung und der in die Arbeitslage gebrachten Trennwand befindenden Teil dieses Raumes eine Hilfsleitung mit einem mit der Trennwand gekuppelten
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steuerbaren Ventil anzuordnen, das geöffnet wird, wenn die Trennwand in die Arbeitslage gebracht wird.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Darin ist:
Fig. 1 ein Schema eines '/ahlweise an ein von zwei Sammelschienensystemen anschliessbaren Schaltfeldes einer Schaltanlage nach der Erfindung,
Fig. 2 ein vertikaler Schnitt eines Teiles eines solchen Schaltfeldes und
Fig. 3 ein vertikaler Schnitt einer Variante des in Fig. 2 dargestellten Teiles des Schaltfeldes·
In Fig. 1 ist das Schaltfeld für den Anschluss eines Kabels 1 an die Schiene 2 des einen Sammelschienensystemes oder an die Schiene 3 des anderen Sammelschienensystemes einer Schaltanlage mit zwei Sammelschienensystemen bestimmt. Das Kabel ist an einem Anschlussorgan 4 befestigt, «s.o.. über einen durch Steckerkontaktverbindungen 5, 6 in drei Teile 7» 8, 9 teilbaren Leiter mit dem einen Ende eines vier in Reihe geschaltete Paare zusammenarbeitender Schaltkontakte aufweisenden Leistungsschalters 10 verbunden ist, der ausschliesslich zum Unterbrechen des Stromkreises dient und zum Unterbr#chenhalten und zum Schliessen des Stromkreises mit einem Trennschalter zusammenarbeitet und in Reihe geschaltet ist. Dieser Trennschalter ist sowohl mit dem beweglichen Schaltkontakt 12 eines mit der Schiene 2 verbundenen Schienentrennschalters 12, 13 als auch mit dem beweglichen Schaltkontakt 14 eines mit der Schiene 3 verbundenen Schienentrennschalters 14» 15 verbunden· Bei diesen Schienentrennschaltern 12, 13 und 14» 15 sind die mit
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den beweglichen Schaltkontakten 12 und 14 zusammenarbeitenden festen Kontakte 13 und 15 dauernd mit den Schienen 2 und 3 verbunden. Durch 16 und 17 sind Erdungsschalter angedeutet. 18 ist ein Kondensator für die Spannungsmessung. D«fc$Kabelanschlussorgan 4 ist über einen„leiter mit Steckerkontaktverbindungen 19, 20 mit einer Ueberspannungssicherung 21 verbunden·
Die zwischen Durchführungsisol& \ r;; ι 22, 23 und 24, liegenden Schalträume der Schienentrennseluü .-A-.r 12^ 13 und 14« können durch bewegliche Trennwände 26 und 27 ui zwei gasdicht voneinander getrennte Teile 28, 29 und 30, 31 geteilt werden.
Alle genannten Teile des Schaltfeldes und die beiden Schienen 2 und 3 sind in einer mit isolierendem Sas unter Druck gefüllten metallenen Umhüllung 32 angeordnet, die in mehrere, gasdicht voneinander getrennte Abteilungen geteilt ist.
Aus der schematischen !Fig. 1 geht hervor, dass die zwischen den Durchführungsisolatoren 33, 34 liegende Abteilung mit den Steckerkontaktverbindungen 5, 6 und dem Kupplungsleiter 8, die zwischen Durchführungsisolatoren 36, 37 liegende Abteilung mit den Steckerkontaktverbindungen 19, 20 und dem sich dazwischen erstreckenden Kupplungsleiter, die Abteilung 39 mit der Ueberspannungssicherung 21 und die je zwischen einem Durchführungsisolator 22, 24 und einer in ihre Arbeitslage gebrachte Trennwand 26, 27 liegenden Teile 28, 30 der SchaltrSume der Schienentrennschalter 12, 13 und H, 15 verhältnismässig kleine Volumina haben. Die Gefahr bei kleinen geschlossenen Räumen in einer Schaltanlage der beschriebenen Art ist, dass, wenn eine ernsthafte Störung, z.B. ein Brdschluss wesentlicher Leistung,.in einem solchen Raum eintritt, der Gasdruck infolge der Wärmeentwicklung so schnell steigt, dass die Umhüllung Gefahr läuft zusammenzubrechen,■
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bevor die Sicherungseinrichtungen in Wirkung getreten sind. Damit diese Gefahr vermindert werde, ist nach der Erfindung zwischen der Abteilung 35 und der Abteilung 40 mit dem Leistungsschalter 10, dem Trennschalter 11, den beweglichen Schaltkontakten 12, 14 der Schienentrennschalter 12, 13 und H» 15, dem Messkondensator 18, dem Erdungsschalter 16 und den Stromwandlern 41, 42 ein geräumiger Verbindungskanal 43 mit einer brechbaren Membran 44 angeordnet, in der sich eine Drosselöffnung 45 befindet. Ein derartiger Verbindungskanal 46 mit einer eine Drosselöffnung 47 aufweisenden brechbaren Membran 48 verbindet die Abteilungen 38 und 39 miteinander« Weiter sind zwischen den Teilen 28 und 30 der Schalträume der Schienentrennschalter und der Abteilung 40 geräumige Verbindungskanäle 49 und 50 mit steuerbaren Ventilen 51 und 52 angeordnet. Diese Ventile sind derart mit den beweglichen Trennwänden 26 und 27 gekuppelt, dass sie geöffnet werden, wenn diese Trennwände in die Arbeitslage gebracht werden. Durch die Verbindungskanäle 49 und 50 bilden die durch die Trennwände 26 und 27 abgetrennten Teile 28 und 30 der Schalträume der Schienentrennschalter sozusagen ein Ganzes mit der grossen Abteilung 40.
Tritt in der Abteilung 35, 38 oder 39 eine Störung ein und steigt dadurch der Gasdruck, so wird die brechbare Membran 44 bzw. 48 zerrissen oder gebrochen werden, bevor die metallene Umhüllung Gefahr läuft zusammenzubrechen.und die Abteilung 35 wird dann durch den geräumigen Verbindungskanal 43 mit der grossen Abteilung 40 in Verbindung gesetzt^ oder die Abteilungen 38 und 39 werden dann durch den Kanal 46 miteinander verbunden, wodurch die Volumina der Räume, in denen die Störung eintritt,
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ausreichend vergrössert werde^um das Explodieren der metallenen Umhüllung dieser Räume zu verhindern·
TJm unter allen Umständen den Gasdruck in den verschiedenen Abteilungen aufrechtzuerhalten, sind Speiseleitungen 53, 54, 55 für die Zufuhr des isolierenden Gases, ζ·Β*'Schwefelhexafluorids (SPg), unter Druck, z.B· 3,5 Atm, angeordnet, welche das Gas zu den Schienenabteilungen 56, 57, den Abteilungen 39 und 40 und der Abteilung 58 mit dem Kabelanschlussorgan 4 führen· Durch die Drosselöffnungen 45 und 47 wird dieses Gas aus den Abteilungen 40 und 39 zu den Abteilungen 35 und 38 geführt· Die Abteilung 59 mit dem Erdungsschalter 17 steht für die Gasversorgung durch eine Oeffnung 60 mit der Abteilung 58 in Verbindung, und die Senaliräume 28, 29 und 30, 31 der SchienentrennBChalter 12, 13 und 14, 15 sind zu diesem Zweck durch Qeffnungen 61 und 62 in den Isolatoren 23 und 25 mit den Schienenabteilungen 56, 57 verbunden· Sind die Trennwände 26 und 27 geschlossen, so sind die Seile 28 und 30 dieser Schalträume über die durch die Ventile 51 und 52 geöffneten Yerbindungskanäle 49 und 50 mit der Abteilung 40 verbunden, sodass sie dann mit der Speiseleitung 55 in offener Verbindung stehen·
In Fig. 2 ist ein Teil der Schaltanlage nach Fig. 1 dargestellt, welcher Teil eine Schiehenabteilung 63 mit einer Schiene 64, den an diese Schiene angeschlossenen festen Kontakt 65 eines Schienentrennschalters, den in die auegeschaltete Lage gebrachten beweglichen Schaltkontakt 66 dieses Schalters, die den Schaltraum dieses Schienentrennschalters in zwei Teile 67, und 68 teilende Trennwand 69 und einen Teil der Abteilung 70 mit dem leistungsschalter umfasst. Bei dieser Ausführungsform ist der sich zwischen dem Durchführungsisolator 71 und der in die Arbeitslage t
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gebrachten Trennwand 69 befindende Teil 67 dieses Schaltraumes sowohl durch einen geräumigen Verbindungskanal 72 mit einer ununterbrochenen brechbaren Membran 73 als auch durch eine enge leitung 74 mit einem Ventil 75 mi » der Abteilung 70 verbunden· Dieses Ventil 75 ist derart mit der Trennwand 69 gekuppelt, dass es geöffnet wird, wenn die Trennwand in die Arbeitslage gebracht wird* Die enge Leitung 74 dient für die Aufrechterhaltung des Gasdruckes im feil 67 des Schaltraumes, wenn die !Trennwand geschlossen ist/und der geräumige Kanal 72 wir«! durch das Zerreisen oder das Brechen der Membran 73 geöffnet, wenn der Gasdruck in diesem Seil 67 des Schaltraumes infolge einer Sprung einen bestimmten Wert überschritt·
Bei der Variante nach. Fig* 3 der Ausführungsform nach Pig, 2 sind der Verbindungskanal 72 mit der brecfc^aren Membran und die enge leitung 74 mit dem Ventil 75 durch c üchse 76 mit Schlitzen 7? ersetzt, welche Büchse durch Federn 78 belastet und verschiebbar in einem den Durchführungsisolator 71 tragenden Rinf 79 mit entsprechenden Schlitzen 80 angeordnet tsri* Ist die trennwand 69 ausser Wirkung, so wird die Büchse 76 durch die Federn 78 in einen Stand gedrückt, in dem die Schlitze 77 und in Bezug aufeinander versetzt liegen und dadurch geschlossen sind· Befindet aber die Trennwand 69 sich in der Arbeitslage, so drückt sie die Büchse 76 in einen Stand (Pig· 3)$ in dem die Schlitze 77 und 80 miteinander korrespondieren, sodase Cier durch die Trennwand abgetrennte Teil 67 des Schaltraumes das Schienentrennsohalters 65, 66 mit der grossen Abteilung 70 in offener Verbindung steht»
0C9884/Ö731 bad

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1· Metallumschlossene Schaltanlage für hohe Spannung mit einer Gas unter Druck enthaltenden, mit Erde zu verbindenden, in mehreren Abteilungen geteilten, metallenen Umhüllung, in der mindestens ein Sammelsohienensysteia 1HId die zu mehreren an dieses Sammelschienensystem angese „, -··· i«n Schaltfeldern gehörenden Geräte und Leiter, wie Schalter, An iluasorgane für Kabel, Strom- und Spannungswandler für die Messung und die Sicherung, TJeberspannungssicherungen, Verbindungsleiter, usw., angeordnet eind, dadurch gekennzeichnet, dass Jede Abteilung (£8, 29, 30, 31, 35i 38, 39, 40, 55, 57, 58, 59 bzw· 63, 67, 68, 70) dauernd mit einer Gas unter Druck enthaltenden Speiseleitung (53, 54, 55) in Verbindung steht und dass zwischen jeder Abteilung (28, 30, 35, 38, 39 bzw· 67), dt?en Volumen kleiner als ein bestimmtes Volumen ist, und einer anderen Abteilung, deren Volumen zusammen mit demselben der erstgenannten Abteilung grosser als dieses bestimmte Volumen ist, ein Verbindungskanal (43, 46, 49, 50 bzw. 72 bzw. 77, 80) mit verhältnismSssig geräumigem Querschnitt vorhanden ist, in welchem Kanal ein Organ (44, 48, 51, 52 bzw· 73 bzw. 76) angeordnet 1st, das diesen Kanal unter normalen BetriebsumstSnden geschlossen hält oder örtlich verengt, aber sich unter anderen Umstanden in einen Zustand bringen lassen kann, in dem dieser Kanal völlig geöffnet ist.
    2· MetallumscK' ~>ssene Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (43, 46 bzw· 72) unter normalen Betriebsumständen
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    BAD ORiQiNAL
    durch eine brechbare Membran (44, 48 bzw* 73) geschlossen gehalten wird·
    3· Metallumschlossene Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (43, 46) unter normalen BetriebsumstSnden durch eine brechbare Membran (44, 48) mit einer Drosselöffnung (45, 47) verengt ist·
    4· Metallumschlossene Schaltanlage nach. Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die brechbare Membran derart ausgeführt und/oder unterstützt ist, dass sie nur bricht, wenn in der Abteilung mit dem zu kleinen Volumen der Gasdruck einen bestimmten Wert überschritt·
    • 5· Metallumschlossene Schaltanlage nach einem der Torhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem Schaltfeld, versehen mit mindestens einem trennschalter für die elektrische Verbindung eines in einer u%m%^.. 4l se llung vorhandenes, ersten Gerätes mit einer in einer von dieser ersten Abte:: - ;.*; getrennten zweiten Abteilung vorhandenen Schiene eines Sammelschieneneystemes oder einem darin vorhandenen zweiten Gerät, von welchem Trennschalter die beiden zusammenarbeitenden Schaltkontakte sich in einem von mindestens einer dieser beiden Abteilungen getrennten Schaltraum befinden, der durch eine bewegliche metallene Trennwand in zwei voneinander getrennte, je einen Trennschalterkontakt enthaltende Teile geteilt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der von diesem Schaltraum abgetrennten Abteilung (40 bzw. 70) und dem sich zwischen dieser Abteilung und der in die Arbeitslage gebrachten Trennwand (26, 27 bzw. 69) befindenden Teil (28, 30 bzw. 67) dieses Raumes ein Verbindungskanal (49, 50 bzw. 72, 74 bzw. 77, 80) mit
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    Sperrorgan (51, 52 bzw. 73, 75 bzw. 76) angeordnet ist und dass zwischen dieser Abteilung und diesemTeil des Schaltraumes eine offene Verbindung vorhanden.ist, wenn die Trennwand sich in der Arbeitslage befindet·
    6, Metallumschlossene Schaltanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im 7erbindungskanal (49, 50 bzw· 74 bzw· 77, 80) angeordnete Sperrorgan (51, 52 bzw. 75 bzw, 76) ein mit der Trennwand gekuppeltes steuerbares Ventil (51, 52 bzw· 75.bzw· 76) ist, dasj^geöffnet wird, wenn die Trennwand (26, 27 bzw· 69) in die Arbeitsläge gebracht wird·
    7· Metallumschlossene Schaltanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrorgan (73) des Verbindungskanales (72) eine brechbare Membran (73) ist und dass zwischen der vom Schaltraum getrennten Abteilung (70) und dem sich zwischen dieser Abteilung und der in die Arbeitslage gebrachten Trennwand (69) befindenden Teil (67) dieses Raumes eine Hilfsleitung (74) mit einem mit der Trennwand gekuppelten steuerbaren Ventil (75) angeordnet ist, das geöffnet wird, wenn die Trennwand (69) in die Arbeitslage gebracht wird·
    Dipi..Jng. E F. Effnsr
    Patentanwalt
    009884/0731
    Leerseite
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