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aus Baugruppen zusammengesetzte gekapselte Hochspannungsschaltanlage
Die Erfindung betrifft eine aus Baugruppen zusammengesetzte Hochspannungsschaltanlage
mit Gas- oder Vakuumisolierung.
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Es sind die verschiedensten Bauformen gasiolierten gekapselter Hochspannungsschaltanlegen
bekannt, in denen alle zur Anlage geliörenden Geräte und Leitungen, wobei unter
Leitungen die Sammelschienen und Abzweigleitungen verstanden sind, eingeschlossen
sind.
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Die Geräte und Leitungen sind aui Abstützelementen in die Kapselun,
eingebaut und durch ein Gas sowohl gegen die Kapselung als auch untereinander isoliert,
wodurch die Abstände verringert sind.
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Die Geräte, meist herkömmlicher Bauart, sind als selbständige, unabhängig
von der Kapselung funktionsfähige Einheiten ausgebildet und mit einem zumindest
ihren Funktionsteil einschließenden Gehäuse bzw. einer Feststoffisolation versehen.
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Die Kapselungen der Anlagen sind meist rohrförmig. Es sind aber auch
endorsförming ausgebildete Kapselung bekannt. Die Kapselungen bestehen aus Metall
oder auch aus Isolierstoff, der mit einer äußeren Metalischicht versehen sein kann.
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As ist bekannt, die Kapselung zusammen mit den Geräten oder Leitungen
als sogenannte Baugruppen auszubilden.
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Die Verbindung der Kapselungen erfolgt in der Regel mittels Flanschen.
Die Geräte und Leitungen sind durch Steck- Schraub- oder Klemmverbindungen leitend
mit;einander verbunden. Die gekapselten !lugen sind entweder als gesamte einheit,
in Anlagenabschitten oder in Baugruppen mit einer Druckgasanlege verbunden. Auch
ist eine auswelchselbare Leistungsschaltstrecjenanordnung zum Einbau in metallgeskapselte
Schaltanlagen bekannt geworden, bei der in Reihe geschaltete Vakuumbogenloschkammern
in einem Gehäuse aus Isoliermaterial eingebaut sind, weiche durch Flüssigkeiten,
Gas oder Vakuum untereinander isoliert; sind.
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bin Nachteil der bekannten gas- oder vakkumisolierten, gekapselten
Schaltanlegen ist das notwendige größe Volumen der Kapselung für die Geräte, wie
Schalter, Trenner, Wandler usw., das einerseits durch den Aufbau der Geräte als
selbständige, unabhängig von der Anlagenkapselung funktionsfähige einheiten, sowie
durch die Feststoffisolierung
bzw. die Gehäuse der Geräte bedingt
ist. Andererseits erfordern die herkömmlichen Geräte, insbesondere die Schaltgeräte,
schon bedingt durch ihre Funktionsweise, ein entsprechendes spezifisches Volumen
der Kapselung. So werden die bei ölarmen Schaltern oder Druckluftschaltern während
des Schaltvorganges austretenden heißen oder ionisierten Gase entweder über entsprechende
Kanäle sofort ins Freie oder zunächst in besonders dafür vorgesehene innerhalb der
Anlage befindliche Kammern geleitet. Schwefelhexafluorid-Anlagen (SF6-Anlagen) und
-Leistungsschalter erfordern in der Regel einen relativ aufwendige Kreislaufmechanismus
für die Umwäzung des SF6-Gases, Druckerzeugungsanlagen und Heizvorrichtungen zur
Aufrechterhaltung der Gasphase des SF6 bei niedrigen Temperaturen.
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Die bekanntgewordene auswecheselbare Leis bungsschaltanordnung mit
den in Reihe geschalteten Vakuumbogenlöschkammern hat den Nachteil, daß durch die
Verwe-ndung eines Gehäuses aus Isoliermaterial bzw.
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sogar zweier solcher konzentrisch angeordnet;er Gehäuse, wobei im
letzteren Fall das innere isolierte Gehäuse, die die Vakuumbogenlöschkammern enthaltende
auswechselbare Schaltstreckenanordnung darstellt und das äußerest mit der Anlage
verbundene isolierte Gehäuse zur Aufnahme der Schaltstreckenanordnung dient, die
Abmessungen der metallgekapselten anlage sehr größ sind. Zudem trent auf Grund des
Potentialunterschiedes zwischen den hochspannungsführenden eilen der Vakuumbogenlöschkammern
und der Metallkapselung der Anlage ungünstige dielektrische Beanspruchungen auf.
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Auf Grund des größen Volumens der gekapselten Geräte, insbesondere
der Leitungsschaltstrecken, ist eine Vielzahl an Vorschlägen bekanntgeworden, die
den räumlichen Aufbau von Schaltanlagen betreffern. Danach werden die Geräte und
zugehörigen Leitungen mit ihren Kapselungen derart ineinandergeschachtelt, daß die
gesamte Anlage den kleinstmöglichen Raum einnimmt. Ein solcher Aufbau dor Aldlagen
hat; den Nachteil, daß die einzelnen Geräte und Leitungen schwer zugänglich sind,
zum anderen das Volumen der erforderlichen Kapselung dadurch aLoht verringert wirdo
Zweck der Erfindung ist es, das spezifische Volumen der Anlagen kapselung, insbesondere
das für die Geräte, auf ein Minimum zu reduzieren und damit den Raumbedarf der gesamten
Schaltanlage zu verringern.
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Der SrSindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete Gestaltung
der Baugnippen, insbesondere der Gerätebaugruppen, und durch entsprechende Isolierung
aller spannungsführenden Teile der Baugruppen untereinander und gegen die Kapselung
das spezifische Volumen der Baugruppen zu reduzieren.
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Brfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst daß die Kapselung
von Gerätebaugruppen als Gerätegehäuse bzw. für die Schaltgeräte zugleich als Schaltkammer
ausgebildet ist und die innerhalb der Kapselung befindlichen Geräteteile untereinander
und gegen die Kapselung, bis auf Abstützelemente, ausschließlich durch Gas oder
Vakuum isoliert sind.
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Die Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß die Gas- oder Vakuumisolierung
in für -sich dicht abgeschlossenen autonomen Geratebaugruppen und Leitungsbaugruppen
eingeschlossen ist, wobei dann die Baugruppe durch ein Verbindungsstück, das ebenfalls
als Baugruppe ausgebildet oder in der Leitungs- bzw. Gerätekapselung selbst raumlich
getrennt, jedoch abgedichtet angeordnet ist, elektrisch, mechanisch und/oder optisch
miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstücken sind an eine Gas- bzw. Vakuumanlage
angeschlossen oder mit einem festen bzw. flüssigen Isolierstoff ausgefüllt. Es kann
aber auch jede Baugruppe für sich über jeweils einen Flansch oder es können auch
mehrere Baugruppen zusammen an die Gas- bzw.
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Vakuumanlage angeschlossen sein, wobei das in der leitungs- bzw.
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Gerätekapselung angeordnete Verbindungsstück auch räumlich mit der
leitung bzw. dem Gerät verbunden sein kann.
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Die Baugruppenkapselung besteht vorzugsweise aus Isoliermaterial mit
einer im Inneren der Kapselung elektrisch leitenden Auskleidung. Die Baugruppen
sind nach außen durch Hoch- und Niederspannungsdurchführungen, Dreh- und Hubdurchführungen
und optische Durchführungen verbtinden. Durch bekannte Potentialsteuerungen oder
durch den Einbau metallischer Wände, die entweder mit den hochspannungsführenden
Teilen oder der elektrisch leitenden Auskleidung der Kapselung verbunden sind, ist
in jedem Querschnitt weitgehend gleiche Durchschlagsfestigkeit hergestellt.
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Die in den Baugruppen befindlichen stromführenden Teile können Hohlräume
aufweisen, die von einem gasförmigen oder flüssigen
Kühlmittel durchflossen
werden, so daß die vom Nennstrom erzeugte Wärme abgeführt wird.
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Durch die Erfindung wird das spezifische Volumen und damit der erforderliche
Raumbedarf einer gekapselten Hochspannungsschaltanlage, das vor allem durch die
Kapselung der Geräte bestimmt ist, auf ein Minimum reduziert. Die Verwendung eines
z. B. Ultra-I-Iochvakuums in für sich dicht abgeschlossenen autonomen Baugruppen
gestattet, die Baugruppen kleinstmöglich auszuführen. Durch eine Verbindung der
Baugruppen über Verbindungsstücke, die mit einem flüssigen oder festen Isolierstoff
ausgefüllt sind, ist dann die Hochspannungsschaltanlage unabhängig von Gas- oder
Vakuumanlagen.
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Die einzelnen Baugruppen können fortlaufend in Reihe verlegt werden
und bedürfen keiner geschickten Verschachtelung.
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Die Erfindung soll nachstehend ans Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden.
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Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine aus Baugruppen zusamuiengesetzte
gekapselte und vakuumisolierte liochspannungsschaltanlage mit für sich als dicht
abgeschlossene Gefäße ausgebildeten Baugruppen und ebenfalls als Baugruppen ausgebildete
Verbindungsstücke, die an eine Vakuumanlage angeschlossen sind.
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Die in der Zeichnung dargestellte gekapselte und vakuumisolierte Hochspannungsschaltanlage
ist aus den Baugruppen 1 bis 7 zusammengestellt. Die Anlage ist einpolig, sie kann
auch mehrpolig aufgebaut sein. Die Baugruppen sind als Geräte- oder Leitungsbaugruppen
ausgebildet, wobei unter Leitungen die Sammelschienen und die Abzweigleitungen verstanden
werden.
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Eine Gerätebaugruppe ist die funktionelle Verbindung von Geräteteilen
mit der als Gerategehause bzw. für die Schaltgeräte als Schaltkammer und Gehäuse
gestalteten Kapselung zu einem Gerät oder einer Gerätegruppe. Die Funktionsteile
sind auf Abstützelemente aufgebaut und durch Hochvakuum isoliert. Die als autonome
Einheit aufgebauten Baugruppen sind vakuumdicht abgeschlossen- und mit elektrischen,
mechanischen und/oder optischen Durchführungen versehen.
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Die Gerätebaugruppe 4 ist ein Vakuumleistungsschalter. Die Vakuumbogenlöschkammer
besteht aus der Kapselung 12 und den Durchführengen 112 die die Kapselung 12 nach
beiden Seiten zu den Baugruppet 7 abdichten. Die Durchführungen 11 dienen gleichzeitig
als AbstUtzelemente
für die Funktionsteile 14 und 15. Die Baugruppe
4 ist vakuumdicht verschlossen, wobei der Blindfljnseh 13 und der Antrieb 16 räumlich
dicht von der Schaltkammer getrennt sind. Die bewegliche Elektrode 17 wird über
den Metallblag 18 durch den Antrieb 16 betätigt. Die Baugruppe 2 ist eine Leitungsbaugruppe
mit einer Abzweigleitung. Die Leitungen bafinden sich in der dicht abgeschlossenen
kapselung 12 und sind gegen diese durch Vakuum isoliert. Die Leitungsgruppe 2 ist:
jeweils zum Verbindungsstück 7 mittels Durchführungen 11 abgedichtet. Die einzelnen
Gerätebaugruppen 1;3;4;5;6 und die Leitungsbaugruppe 2 sind über Verbindungsstücke
7, die ebenfalls als baugruppe ausgebildet sind, miteinander verbunden. Die Verbindungsstücke
7 bestehen aus der Kapselung 12, die zu den Anschlußseiten der zu verbindenden Gerätebaugruppen
1;3;4;5;6; und der Leitungsbaugruppe 2 offen und durch Flansche 10 mit diesen dicht
verbunden ist, us den Verbindungselementen für eine leitende Verbindung der Baugruppen
miteinander und einem Anschlußflansch 9 für den Anschluß an eine Vakuumanlage 8.
Die Vorbindungsstücke 7 können auch anstelle der durch die Vakuumunlage erzeugten
Vakuumisolicrung mit: einem festen oder Blüssigen Isoliertstoff ausgefüllt sein,
wodurch die gesamte Schaltanlage voc) einer Vakuumanlage unabhängig ist. Ebenso
braucht das Verbindungsstück 7 nicht als selbständige Baugruppe ausgebildet zu sein,
sondern kann mit den anderen räumlich benachbarten Baugruppen vakuumdicht oder nicht
vakuumdicht zu einer Baugruppe fest verbunden ein. Sofern der Innenraum des Verbindungsst:ückes
vom Inneraum einer Leitungs- bzw. Gerätebaugruppe vakuumdicht getrennt ist, muß
das Verbindungsstück an eine Vakuumanlage engeschlossen oder mit einem festen oder
flüssigen Isolierstoff gefüllt sein.
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Die Schaltanlage kann auch derart ausgeführt werden, daß alle Baugruppen
einzeln an eine Vakuumanlage angeschlossen sind. Jede Baugruppe muß dann einen Anschlußflansch
für die Vakuumanlage besitzen.
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Eine andere Möglichtkeit ist, daß mehrere Baugruppen zusammen jeweils
über einen Flansch oder sämtliche Baugruppen über einen Flansch an die Vakuumanlage
angeschlossen sind.
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Die Baugruppen können anstelle der Vakuumisolation auch eine Gas-Isolation
besitzen. Die Ausführung der Anlagen und die Verwendung der verschiedenen dargestellten
Baugruppenarten wird von den jeweiligen
Forderungen, die an eine
anlage gestellt werden, abhängen.
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Die Baugruppenkapselung besteht vorzugsweise aus Isoliermaterial mit
einer im Inneren der Kapselung elektrisch leitenden Auskleidung. Die Baugruppen
sind nach außen durch vakuumdichte Hoch- und Niederspannungsdurchführungen, Dreh-
und IIubdurcht'ührungen und optische Durchführungen verbunden. Durch bekannte Potentialsteuerungen
oder durch den Einbau metallischer Wände, die entweder mit den hochspannungsführenden
Teilen oder der elektrisch leitenden Auskleidung der Kapselung verbunden sind, ist
in jedem Querschnitt weitgehend gleiche Durchschlagsfestigkeit hergestellt.
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Die in den ßaugrupjpen befindlichen stromführenden Teile können Hohlräume
aufweisen, die von einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel durchflossen werden,
so daß die vom Nennstrom erzeugte Warme abgeführt wirdo