DE1665265C3 - Gekapselte druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlage - Google Patents

Description

Teile wie Sammelschienen, Leistungs- und ■

Trennschalter, Meß- und Schutzeinrichtungen sowie Verbindungsleiter phasenweise in je einer Die Erfindung betrifft eine gekapselte druckgasisogeerdeten metallenen, rohrförmigen Umhüllung lierte Hochspannungsschaltanlage, deren spannungsuntergebracht sind und bei Auftreten eines Stör- io fühlende Teile wie Sammelschienen, Leistungs- und lichtbogens durch eine Sicherheitsschalteinrich- Trennschalter, Meß- und Schutzeinrichtungen sowie tung vom Netz abgetrennt werden, bevor der Verbindungsleiter phasenweise in je einer geerdeten hochstzulässige Gasdruck in der durch gasdichte metallenen, rohrförmigen Umhüllung untergebracht Schotlungsisolatoren in mehrere dauernd mit sind uhd bei Auftreten eines Störlichtbogens durch einer Isoüergas-Versorgungsleitung in Verbin- 15 eine Sicherheitsschalteinrichiung vom Netz abgcdung stehende Abteilungen von sehr unterschied- trenn' werden, bevor der hochstzulässige Gasdruck liebem Volumen geteilten, Druckentlastungsöff- in der durch gasdichte Schottungsisolaloren 111 mehnungen mit brechbaren Schutzmembranen auf- iere dauernd mit einer Isoliergas-Versorgungs!ciu;:;g weisenden Umhüllung erreicht ist, dadurch in Verbindung stehende Abteilungen von sehr untcrgekennzeichnet, daß die Druckentla- 20 schicdlichem Volumen geteilten. Druekentlasiungsttungsöffnungen in denjenigen Abteilungen (35, öffnungen mit brechbaren Schulzmembranen aufwei-38 bzw. 39, 67) angeordnet sind, deren Einzelvo- senden Umhüllung erreicht ist.

lumina so klein sind, daß ohne Druckentlastung Eine Schaltanlage dieser Art ist in den A'Dt:-

die Grenze des zulässigen Gasdruckes bei einem Fachberichten;. 1966, S. 176 bis 184, in Verbindung

Lichtbogenüberschlag vor dem Wirksamwerden 25 mit der »ETZ-A . 1965. S. 198 bis 204, und nir. den

der Sicherheitsschahcinrichtung überschritten ist, >.-Calor-Emag-MiueiIungen<.< 1966, Heft II,· III. S. 7

•nd daß diese Druckentlastungsöffnungen mit bis 21, beschrieben worden. Diesen Literaturstellen

Hilfe von Verbindungskanälen (43, 46 bzw. 72) ist nicht zu entnehmen, wie und wo die brechbarer:

von ausreichend giolJem Querschnitt mit dem In- Sehut/membrancn angeordnet sind. In der Zcitsdirüi

Bcniaum jeweils einer anderen Abteilung (■■'>. 39 30 Electrical Review- vom 1. Juli 196( wird aul S. 20

tzw. 38) verbunden sind, deren Volumen />. am- die Ansicht vertreten, daß Abteilungen der Umh ;i-

Bicn mit dem erstgenannten Voi'imen ausreicht. luiiü gekapselter Schaltanlagen wegen der Gel;.h;·

lam den Druckstoß kurzzeitig bis zum Wirk-.ani- einer Beeinträchtigung der Isolierung e;nes gri,;.'■!_·:

♦,erden der Sichcrhciissehalteim ichtung aufzu- Teile·-, der Schallanlage bei einem Liehtbogeniibur-

fangen. ₃₅ schlag in nur einer Abteilung der Schaltanlage nie! .

2. Hochspannungsschaltanlage nach An- miteinander in \ erbindung stehen oder gelangen so¹-•pruch !. dadu.ch gekennzeichnet, d.itf die hrech- len. Aus diesem Stand der Technik wäre alstare Membran (44. 48 !vw . 73) derart ausgetiihn schließen, daß die Sch ^/membranen aufweisen ;ϊ ist. daß sie -Hir bricht, wenn in der Abteilung mr. Drueken'Jasumgsö-nuiiKcn de: bekannien Sch;:¹' ;.- <lem /u klci.icn Volumen der Gasdruck den /i: 40 lacen das beim 1 ber-chreiten des zulässig·, π lässigen Wen überschreitet. druckes aus _;!,_T Umhüllung zu entfernende C- 1, .

3. Ho.'hspaniüingsscliahan¹·:; nach An- in einer: Raum außerhalb der t mhiiliung a; :uhivr •prn.-h I od'-r 2. d.. !uVcb "ck/:..:. cichnet. daß der dürfen. Da aber diese DriickeniiastungsöffnunL·-:; Vcriw.hmgskanal l43. 46) als lsoliergas-\'crsor- selbst bei verhäitnisuiäßig kleinvoluni:;:en Abieil·::·. jiimgsieiUiiii: dient und die brechbare Membran 45 gen der Kapselung wegen der Gefahr ;ir die s_!L-h, .:i (44. 4Si ¹Hi; einer Drosselöffnung (45. 47) \_L^c- dem die Schaltanlage umgebender, Raum bc-.indeu-Iicπ ist. den Mensch. und Gcräle nach dem Brechen i!.r

4. Schaltaulage nach Anspruch 1 -.nk■: 2 mit Membranen ;_:;cht tivi in diesen K aim münden si: mindestens einem Tremischalier pm Pol. dessen ieii, müssen sie je entweder an 1.1,1 eigenes I-.xpar Schaltkammer nach der Aufschaltung -.!es Trenn- 5^ sionsgelaß mit Kühlorganen oder nn eine zu einem schalters durch eine 0,11er zur SchailsWueke be- gemeinsamen Expansionsgefäß mit solchen Organe.;·, veghare gasdichte 'V. nnwand in zwei \uneniaii- lührcndi. Gasabfuhrlcituiig oder an eine ins I-i-ie der getrennte, je einer, !Ycimkontiikl cn-lialiendc außerhalb des Gebäudes der Schaltanlage fühlend;: "!'eile ihteilbar ist. dadinch gekennzeichnet, daß I.eiuing angeschlossen sein. Alle diese Möglichkeiten !■■iiKkst'Jiis der eine der beiden durch die Trenn- 55 machen die Druekentlaslimgseim ichlung r;:'>mbca;;· wand (6¹)) ti, H\irer- Teik- (h7) eic; Sch;.,; am- spruchcnd und aufwendig. Auch kann beim Breche ί Hier durch den die brecnbare Membran (7.M auf- der Membran der für die Isolation erforderliche Gaveisciulen Verbiiuiungskana! (⁷Z) \, mi aiisiei- druck \ci"3chwinden.

fhend :^1!i'-ein (}uerschni;' niii J.cni Inncnrauni Der Irfindung liesit die Aufgabe /.„runde, e .e

ei;;·¹; ;l r anderen Ab;ei:i:;iL':';i (,7H¹ ■-ci'vi'idcs is". 60 Sciu:l!;mi... -. ■' e;ng;v".s genaiinien /\^:: /u schaiiu;;.

(\ : ü 2'. bei de; d ..- ein.· (iclälu dune \ ori im Schaltaiilae -

5. 1 U''chspanmincsseha:laula:;e r.,,:n .Λ-;- raum i-elindhil;,.;i Mev-chen und Cicriitei; /me.-'!.. spiu.'i I-, dadurch gekennzeichnet. d.:ß /\\isc^;'eri sig \erhmdenule DrucKentlastmigsciiMici-:^·· : s_;-|ir der '..-ρ, iler 'schaitkam;¹' : ί>7. 6Hi ' '.. Γ·.:η·- euviach η¹ d unaulwend::; :si. nip· s.'hi v. ei'i-j R-nni schalle;"'; eelrennizn Ab;. .'.v.\c (T(I') ,;,-!.- J₁.;-,; -eh 65 bcaiispruciii und be Ue-: _l-h ^^i,^:·. -her 1 ;: .'e ■■ -iv;,; /w Nchcn liicscr -\!" . il;:·--: :70) . ■,! J.-i \w ii:e \ι- ΐιτ;ν.·,;ι;η.ϋϋ.

iviisl.ice t:cbr;;ch;cn '■ "uiw.-'id (,S'*- be;'!;".iiii ■ i'.. . Aa! 'abc wi.d erf:ridiuH'--:'.cmiiß dathiren ge-

eben Teil ;ft7) der S.·'·. '!kammer ei.: ' ^vMe; löst, d.iß die Druckeiiihisuiiiüsöll ;;ii;i'.:cn ϊ11 vicnieiv-

I 665 265

gen Abteilungen angeordnet sind, deren Einzelvolumina so klein sind, daß ohne Druckentlastung die Grenze des zulässigen Gasdruckes bei einem Lichtbogenüberschlag vor dem Wirksamwerden der Sicherkeitsschalteinrichtung überschritten ist. und daß diese Druckentlastungsöffnungen mit Hilfe von Verbindungskanälen von ausreichend großem Querschnitt mit dem Innenraum jeweils einer anderen Abteilung verbunden sind, deren Volumen zusammen mit dem erstgenannten Volumen ausreicht, um den Druckstoß kurzzeitig bis zum Wirksamwerden der Sicherheitsschalteinrichtung aufzufangen.

Zwar werden bei dieser Ausführung der Druckentbstungseinrichtung die schädlichen Lichtbogenprodukte des in einer Abteilung der Umhüllung auftretenden Störlichtbogens auch in ein. andere Abteilung ablasen, wo sie schädlich für die Isolation sein dünnten, aber das Volumen der Abteilungen mit -;ner erfindungsgemäßen Druckentlasiungseinrich-Ai;.^ ist nur klein, so daß bei einer ernsthaften S:αϊ: ng nur wenig Gas von der einen zu der anderen /Vi!teilung gefördert wird und die etwaige Verschmutzung der Isolation in der anderen Abteilung leine schädliche Folgen mehr haben kann, da das betreffende Schaltfeld durch die Sicherheitsschaltetn-I, 'htung von der Spannung abgeschaltet ist, bevor cIk· Lichtbogenprodukte sich auf den Isolatoren in «i'^er anderen Abteilung abgelagert haben. Außer- <L-m wild bemerkt, daß nach jedem Erdschluß das j.-mze Schaltfeld zur Inspektion geöffnet werden ii;:'M, so daß man die Isolatoren und andcc Teile ti-eser anderen Abteilung leicht wieder von diesen Trodukten frei machen kann. Es hat sich gezeigt, daß C:C Möglichkeit einer Verschmutzung zweier Abteilungen gegenüber dem Vorteil der viel einfacheren i'iuckentlastungseinrichtunii ear nicht ins Gewicht fallt.

Gekapselte Schaltanlagen oder Schalter mit in ietunnten Abteilungen angeordneten stromführenden Teilen, bei denen diese Abteilungen je mit einer lOruckgasspeiseleitung in Verbindung stehen, vnd yuar aus den USA.-Patentschriften 3 236 °33 und .3 256415 und der fra .i/ösi^chen Patentschrift 1 4S7 723 an sich bekannt. Diese Speiseleitungen !sind abc:' für eine Druckentlastung nicht vorgesehen und wären dafür wegen des offensichtlich geringen Querschnitts bei z.T. großer Lange nicht geeignet.

Feiner beschreibt die französische Patentschrift 1413 925 eine gekapselte Schaltanlage mit einer durch eine brechbare Membran geschlossenen Druckentlastungsöffnung in Verbindung mit einem Sicherheitsschalter. Bei dieser Schaltanlage ^führt der Druckentlastungskanal mit der Schut/membran nach außen, so daß kostspieliges Gas verlorengehen und der Gasdruck auf einen für die Isolation gefährlichen Wert fallen Uanii.

Schließlich ist aus der französischen Patentschrift 1-12N 562 eine gekapselte Schaltanlage /u entnehmen, deren voneinander gasdicht getrennte Abteilungen durch Verbindungskanäle mit auf die Gasströmung in solchen Kanälen ansprechenden Vorrichtungen wie schwenkbare Klappen miteinander verbunden sind. Diese Vorrichtungen dienen aber nur lür die 1 okalisicrung einer Störung, und die kanüle wcrdcü !licht für die Druckentlastung bei StoruiU:. n m Atuciluiij'eii mit kleinem Volumen gebrauchl.

Da es bei eier Vei bindung einer ,Abteilung r>:? . n kleinem Volumen -li! einer ;πι;ητ hend groi.Vii Abteilung nicht erwünscht ist, daß bei einer Störung in der großen Abteilung der Veroindungskanal durch das Brechen der Membran geöffnet wird, kann die brechbare Membran vorteilhaft derart ausgeführt sein, daß sie nur bricht, wenn in der Abteilung mit dem zu kleinen Volumen der Gasdruck den zulässigen Wert überschreitet.

Da jede Abteilung der erfindungsgemäßen Schaltanlage dauernd an eine Speise'eitung für Druckgas ίο angeschlossen ist, kann in Ausgestaltung der Erfindung der Verbindungskanal gleichzeitig für diesen Anschluß benutzt werden und die brechbare Membran mit einer Drosselöffnung versehen sein.

Die Erfindung kann weiter mit Vorteil bei einer als bekannt vorausgesetzten gekapselten druckgasisolierten Hochspannungsschaltanlage mit mindestens einem Trennschalter pro Pol ve. wende! werden, dessen Schaltknmmer nach der Ausschaltung dieses Trennschalters durch eine quer zur Schaltstrecke bewegbare gasdichte Trennwand in zwei voneinander getrennte, je einen Trennkontakt enthaltende Teile abteilbar ist. Bei einer solchen Schaltanlage kann dann mindestens der eine der beiden durch die Trennwand trennbaren Teile der Schaltkammer durch den die brechbare Membran aufweisenden Verbindungskanal von ausreichend großem Querschnitt mit dem Innenraum der anderen Abteilung verbunden sein. Dadurch wird vermieden, daß nach de." Trennung der Schaltkammer eine gefährlich kleine Abteilung ohne Druckentlastungseinrichtung entsteht.

Um die Versorgung mit Isoliergas trotz des Fehlens einer Drosselöffnung in der Membrane zu ermöglichen, ist es hierbei vorteilhaft, wenn zwischen der von der Schallkammcr des Trennschalters getrennten Abteilung und dem sich zwischen dieser Abteilung und der in die Arbeitslagp. gebrachten Trennwand befindlichen Teil der Schaltkammer eine Isoliergas-Versorgungslcilung mit einem mit der 4" Trennwand gekuppelten steuerbaren Ventil angeordnet ist. das geöffnet wird, wenn die Trennwand in die Arbeitslagc gebracht wird.

Die Erfindung wtrd an Hand von in der Zeichnung dargestellten .Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin ist

F i g. I ein Schema eines wahlweise an ein von zwei Sammclschienensystemen anschließbaren Schaltfeklcs einer Hochspannungsschaltanlage,

Fi g. 2 ein vcinkaler Schnitt eines Teiles eines solclicn Schahfeldes.

In Fig. 1 ist ein Schaltfeld lür den Anschluß eines Kabeis 1 an de Schiene 2 des einen Sammelsehienensystems oder an die Schiene 3 des anderen Sammelschienensystcms e^:ner gekapselten, druckgasisolierten Hochspannungsschaltanlage mit zwei Sammelschiencnsystcmen schematisch dargestellt. Das Kabel ist an einem Anschlußorgan 4 befestigt, das über einen durch Steckerkontaktverbindungen 5,6 in drei Teile 7.8.9 teilbaren Leiter mit dem einen Ende fin eines vier in Reihe geschaltete Paare zusammenarbeitender Schaltkoniakte aufweisenden I eistungsschalters IO verbunden ist, der ausschließlich zum Unterbrechen des Stromkreises dient und /um Unterbrochenhnltcn und /um Schließen des Stromkreises mit fij einem Frennschaller I! zusammenarbeite! und in Reihe ge-chaltet ist. Dieser Trennschalter ist sowohl mit dem beweglichen Schaltkontnki 12 eines mit der Schiene 2 verbundenen Sammelschiencntrennschal-

ters 12, 13 als auch mit dem beweglichen Schaltkontak >: 14 eines mit der Schiene 3 verbundenen Sammelschienentrennschalters 14, 15 verbunden. Bei diesen Sammelschienentrennschaltern 12, 13 und 14, 15 sind die mit den beweglichen Schaltkontaklcn 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. Das Kabelanschlußorgsn 4 ist über einen Leiter mii Steckerkontaktverbindungen 19, 20 mit einer Überspannungssicherung 21 verbunden.

Die zwischen Durchführungsisolatoren 22, 23 und 24, 25 liegenden Schallräurne der Saniüiclschienentrennschalter 12, 13 und 14, 15 können durch bewegliche Trennwände 26 und 27 in zwei gasdicht voneinander getrennte Teile 28. 29 und 30, 31 geteilt werden.

Alle genannten Teile des Schaltfeldes und die beiden Schienen! und3 sind in einer mit isolierendem Gas unter Druck gefüllten metai'cncn Umhüllung 32 angeordnet, die in mehrere gasdicht voneinander getrennte Abteilungen geteilt ist.

Aus der schematischen Fi g. 1 geht hcvor. daß die zwischen den DurchführungsisoHtorcn 33, 34 liegende Abteilung 35 mit den Steckerkontaku erbindungen 5, 6 und dem Kupplungsleiter 8, die zwischen Durchführungsisolatoren 36, 37 liegende Abteilung 38 mii den Sieckerkontaktvcrbindungen 19, 20 und dem sich dazwischen erstreckenden Kupplungsleiter, die Abteilung 39 mit der Oberspannungssicherung 21 und die je zwischen einem Durchführungsisolator 22. 24 und einer in ihm \ibei'-];.gc gebrachte nennwand 26. 27 liegenden Teile 28. 30 der Schalträume der Sammelschienentrennschalter 12. 13 und 14. 15 verhältnismäßig kleine Volumina haben. Die Gcfahi bei kleinen geschlossenen Räumen in einer Schaltanlage der beschriebenen Art ist, daß, wenn eine ernsthafte Störung, z. B. ein Erdschluß wesentlicher Leistung, in einem solchen Raum eintritt, der Gasdruck infolge der Wärmeentwicklung so schnell steigt, daß die Umhüllung Gefahr läuft, zusammenzubrechen. be\or die Sicherheitsschalteinrichtungcn in Wirkung getreten sind. Um diese Gefahr zu vermindern, ist zwischen der Abteilung 35 und der Abteilung 40 mit dem Leistungsschalter 10, dem Trennschalter 11, den beweglichen Schaltkontakten 12, 14 der Schiencntrennschalter 12, 13 und 14. 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 Schaliräumc der Sammelschienentrennschalter und der Abteilung 40 geräumige Vcrbindiingskr.riäic 72 υπJ 72' mii Iml-lIibaren Membranen 73 und 73', die keine Drosseiöffnungcn aufweisen, angeordnet. Durch die Verbindungskanäle 72 und 72' bilden die durch die Trennwände 26 und 27 abgetrennten Teile 28 und 30 der Schalträume der Sammelschienentrennschalter sozusagen ein Ganzes mit der großen Abteilung40.

Tritt in den Abteilungen 28, 30, 35, 38 oder 39 eine Störung ein und steigt dadurch der Gasdruck, so wird die brechbare Membran 44, 48, 73 bzw. 73' zerrissen oder gebrochen, bevor die metallene Umhüllung Gefahr läuft, zusammenzubrechen, und die Abteilungen 28, 30 bzw. 35 werden dann durch die ge räumigen Verbindungskanäle 72, 72' bzw. 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, so weit vergrößert sind, daß der auftretende Druckstoß kurzzeitig bis zum Wirksamwerden der Sicherheitsschalteinrichtung aufgefangen werden kann.

Um unter allen Umständen den Gasdruck in den verschiedenen Abteilungen aufrechtzuerhalten, sind SpeiseHtungcn 53, 54, 55 für dL Zufuhr des isolierenden Gases, z.B. Schwefelhexafluorid (SF₁₁). ..ntcr Druck, z. B. 3,5 atm, angeordnet, welche das Gas zu

ίο den Sammelschicnenabteilungen 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 stehl für die Gasversorgung durch eine Öffnung 60 mil der Abteilung 58 in Verbindung, und die Schalträumc 28, 29 und 30, 31 der Schienentrennschaltcr 12, 13 und 14, 15 sind zu diesem Zweck durch öffnung.. η

61 und 62 in den Isolatoren 23 und 25 mit den Schienenabteilungen 56. 57 verbunden. Sind die Trennwände 26 und 27 geschlossen, so sind, wie im folgenden an Hand der Fig. 2 näher erlang n. die Teile 28 und 30 dieser Schalträumc über die durch die Ventile 75 und 75' geöffneten Verbindungskaniile 74 und 74' mit der Abteilung 40 verbunden, so dri sie dann mit der Speiseleitung 55 in offener Vollendung Meilen.

In Fi g. 2 ist ein Teil der Schallanlage nach I > g. i

dargestellt, weicher Teil eine Sammclschiencnabteilung 63 mii ^incr Schiene 64. den an diese Schiene angeschlossenen festen Kontakt 65 eines Sammelschiencntrcnnschaltcrs. den in die ausgeschaltete Lage gebrachten beweglichen Schallkontak; 66 d:·.:

ses Schalters, die den Schaltraum dieses Trennschai ters in zwei Teile 67 und 68 teilende Trennwand 6¹^ und einen Teil der Abteilung 70 mit dem Leistungsschalter umfaßt. Der sich zwischen dem Durchführungsisolator 71 und der in die Arbcitslage gebrach-

ten Trennwand 69 befindende Teil 67 dieses Schall· raumcs ist sowohl durch einen ceräuminen Verbir: dungskanai 72 mit einer brechbaren Membran 7' ohne Drosselöffnung als auch durch eine enszc Le; tung 74 mit einem Ventil 75 mit der Abteilunc 7<

verbunden. Diese Ventil 75 ist derart mit der Trenn wand 69 gekuppelt, daß es «eö:inet wird, wenn d\ Trennwand in die Arbeitstage gebracht wird. D;-.. enge Leitung 74 diem fur üic Aufrecliterhahuni; de· Gasdruckes im Teil 67 des Schaltraumes, wenn die

Trennwand geschlossen ist, und der geräumige Kana 72 wird durch das Zerreißen oder uas Brechen de Membran 73 geöffnet, wenn der Ciasdruck in diesen Teil 67 des Schaltraumcs infolge einer Störung cnici bestimmten Wert überschritten hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 gas-Versorgungsleitung (74) mit einem mit der Patentansprüche: Trennwand (69) gekuppelten steuerbaren Ventil (75) angeordnet ist, das geöffnet wird, wenn die

1. Gekapselte druckgasisolierte Hochspan- Trennwand (69) in die Arbeitslage gebracht wird. nungsschaltanlage, deren spannungsführende 5