DE1945806A1 - High voltage switchgear cell - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hochspanmmgs sehaltzelle mit einer Sammelschiene, einem Spannungswandler und einem Schaltgerät, das die Sammelschiene mit einem Kabelendverschluß verbindet, der einen Isolierkörper zur Abstützung der Hochspannung führenden Kabelader gegenüber geerdeten Teilen aufweist. Sie hat das Ziel, solche Schaltzellen zu vereinfachen und gleichzeitig den Raumbedarf zu verringern.The invention relates to a Hochspanmmgs sehaltzelle with a busbar, a voltage converter and a switching device that connects the busbar with a cable termination which has an insulating body to support the high-voltage cable core against grounded parts. Its aim is to simplify such switching cells and at the same time to reduce the space required.
Srfindungsgemäß bildet der Isolierkörper das Dielektrikum für einen mit dem Kabelendverschluß baulich vereinigten Spannungswandler. Auf diese Weise sind die bisher üblichen, getrennt hergestellten und montierten Kabelendverschlüsse und Spannungswandler durch ein als Einheit herstellbares und einbaufähiges Gerät ersetzt. Bei dieser Zusammenfassung kann vorteilhaft ausgenutzt werden, daß der Kabelendverschluß auf der dem freien Kabelende abgekehrten Seite Brdpotential aufweist, weil dort die Abschirmung und gegebenenfalls eine Bewehrung des Kabels an Jüräe zu legen ist. In dielektrischer Hinsicht liegen damit weitgehend Sie gleichen Verhältnisse wie bei der Messung der Spannung zwischen dem Hochspannungsleiter und Erde in einem Wandler vor. Deshalb läßt sich ohne Mehraufwand eine Vereinfachung dei* Leitungsführung und die gewünschte .Raumersparnis erreichen.According to the invention, the insulating body forms the dielectric for a voltage converter which is structurally combined with the cable termination. In this way, the previously customary, separately manufactured and assembled cable terminations and voltage converters are replaced by a device that can be manufactured and installed as a unit. In this summary can be advantageously exploited that the cable termination on the side remote from the free end of the cable side has Brdpotential, because there the shield, and optionally a sheath of the cable to be applied to Jüräe. From a dielectric point of view, the conditions are largely the same as when measuring the voltage between the high-voltage conductor and earth in a converter. Therefore, a simplification of the line routing and the desired space savings can be achieved without additional effort.
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Die Erfindung läßt sich besonders günstig sit einem kapazitiven SpannungSY/andler verwirkliehen, dessen Elektroden Teile der Oberfläche des Isolierstoffkörpers bedecken. Dabei verwendet man zweckmäßig einen Grießharzkörper, au! den als Elektroden leitfähige Schichten, z.B. in Form von Leitlack, aufgetragen sind. Der Sießharzkörper bestimmt in diesem Fall die Form der Elektroden. .Sine andere Möglichkeit besteht darin, daß man Blechkörper mit der für die Elektroden gewünschten Gestalt als !Formteile zur Herstellung des G-ießharzkörpers verwendet. Hier wird umgekehrt der Sießharzkörper von den Elektroden geformt.The invention can be used particularly favorably with a capacitive one Voltage SY / andler realize whose electrodes are part of the Cover the surface of the insulating material. Used in this one expediently a semolina resin body, ouch! as electrodes conductive layers, e.g. in the form of conductive varnish, applied are. The Sießharzkörper determines the shape of the in this case Electrodes. Another possibility is that one Sheet metal body with the shape desired for the electrodes is used as molded parts for the production of the cast resin body. here conversely, the sealing resin body is formed by the electrodes.
Vorzugsweise ist der Isolierstoffkörper ein Rohr, dessen mittlerer Bereich als Spannungswandler dient, während das eine Ende einen »it der Kabelader verbundenen Hochspannungsleiter und das andere Ende das Kabel umgibt, !in solches Sohr mit weitgehend zylindrischer Gestalt läßt sich verhältnismäßig einfach herstellen. Es kann bei Bedarf abgeschlossen und unter Umständen mit einem t hochwertigen Dielektrikum gefüllt werden, wie dies für Kabelendverschlüsse an sich bekannt ist. Besonders günstig ist die Erfindung jedoch für Kunststoffkabel, bei denen im Kabelendverschluß kein flüssiges oder gasförmiges Dielektrikum benötigt wird.The insulating body is preferably a tube, the middle area of which serves as a voltage converter, while one end surrounds a high-voltage conductor connected to the cable core and the other end surrounds the cable. Such a tube with a largely cylindrical shape is relatively easy to manufacture. It can be completed as required and filled perhaps with a t-quality dielectric, as is known per se for cable terminations. However, the invention is particularly favorable for plastic cables in which no liquid or gaseous dielectric is required in the cable termination.
line weitere Vereinfachung läßt sich dadurch erreichen, daß ■ auf das dem Kabel zugekehrte linde des Isolierstoffkörpers ein j Stromwandler aufgesteckt wird. Man erhält dann ein Gerat, bei . dem allejfür die Steuerung der Schaltzelie von der Hochspannung her erforderlichen Meßwerte an einer Stelle ermittelt werden. Der Stromwandler benutzt die Kabelader selbst als Primärleiter. " line further simplification can be achieved in that ■ a current transformer is plugged onto the linden of the insulating body facing the cable. You then get a device at . which all the measured values required for the control of the switching cell from the high voltage are determined at one point. The current transformer uses the cable core itself as the primary conductor. "
flie gefunden wurde, kann man die Montage der Gerätekoabination ; nach der Erfindung wesentlich dadurch erleichtern, da£ die Kabel- flie was found, one can assemble the device ekoabination ; significantly facilitate according to the invention by the fact that the cable
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ader an den Ilochspannungsleiter mit einem Steckkontakt angeschlossen ist. 2s ist dann ohne weiteres möglich, den.Isolierkörper des Kabelendverschlusses nach dem Lösen der an diesen angeschlossenen Hochspannungsleitung abzuheben, so daß das Kabel frei liegt. In entsprechend günstiger Weise kann die Montage durch Überschieben des Isolierstoffkörpers vorgenommen werden, wobei der Steckkontakt für eine dem Strom angemessene, sichere Verbindung zwischen dem Kabel und dem Hochspannungsleiter sorgt. Zweckmäßig wird das Kabel dazu mit einem z.B. aufgelöteten massiven Bolzen versehen, der die für die Stromübertragung notwendigen Kontaktkräfte aufnehmen kann.vein is connected to the Iloch voltage conductor with a plug contact. 2s it is then easily possible to lift off the insulating body of the cable termination after loosening the high-voltage line connected to it, so that the cable is exposed. In a correspondingly favorable manner, the assembly can be carried out by sliding over the insulating body, the plug-in contact ensuring a safe connection between the cable and the high-voltage conductor that is appropriate to the current. For this purpose, the cable is expediently provided with a solid bolt, for example soldered on, which can absorb the contact forces necessary for the transmission of current.
Wie sich gezeigt hat, kann der Isolierstoffkörper mit einem Deckel versehen werden, der die dem Kabel zugekehrte öffnung abschließt und dabei das Kabel festklemmt. Durch das Festklemmen wird vermieden, daß das Kabel bei großen Stromkräften aus dem Steckkontakt gezogen wird. Die Klemmsteile kann außerdem als Erdungskontakt für den ürdleiter des Kabels ausgebildet sein. Für Schaltzellen mit großen Strömen ... ;- . kann man mit dem Deckel auch zwei parallel geschaltete Kabel befestigen, die gemeinsam den erforderlichen Leiterquerschnitt ergeben und durch den Isolierstoffkörper zusammengefaßt sine.As has been shown, the insulating body with a Cover are provided that the opening facing the cable locks and clamps the cable. Clamping prevents the cable from being exposed to large currents is pulled out of the plug contact. The clamping parts can also be designed as a ground contact for the ürdleiter of the cable. For switching cells with large currents ...; -. can be done with the Also attach two parallel cables that share the cover result in the required conductor cross-section and through the insulating body summarized sine.
Wie erwähnt, kann der Isolierkörper bei der Erfindung auch als Träger eines Stromwandlers verwendet werden. Für diesen Fall empfiehlt es sich, den Meßwert des Stromwandlers elektrisch, den des Spannungswandlers dagegen optisch zum jeweiligen Anzeigegerät weiterzuleiten. Man vermeidet auf diese Weise eine Beeinflussung der sehr kleinen Ströme des Spannungswandlers durch die üblicherweise vielfach größeren Sekundärströme des Stromwandlers. Vorzugsweise wird zu diesem Zweck der erdseitigen Elektrode des kapazitiven Spannungswandlers ein aus luminiszenz-As mentioned, the insulating body in the invention can also be used as Carrier of a current transformer can be used. In this case it is advisable to read the measured value of the current transformer electrically, that of the voltage converter, on the other hand, is optically forwarded to the respective display device. This is how you avoid one Influence of the very small currents of the voltage transformer by the usually much larger secondary currents of the Current transformer. For this purpose, the earth-side electrode of the capacitive voltage converter is preferably made of a luminescent
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material· bestehender Halbleiter zugeordnet, dessen spannungsabhängige Helligkeit mit Hilfe eines Lichtleiters zu einer Fotozelle in der Iahe des Anzeigegerätes weitergeleitet wird. Das Luminiszenzmaterial kann auf den Isolierkörper des Kabelendverschlusses selbst oder auf ein dort aufgebrachtes Widerstandsmaterial aufgespritzt werden, so ^daß es zwischen der erdseitigen Elektrode des Spannungswandlers und einem Srdpotential aufweisenden Teil, z.B. einem Befestigungsflansch des Isolierst off körpers liegt.material · existing semiconductor assigned, its voltage-dependent Brightness with the help of a light guide to a Photocell in the vicinity of the display device is passed on. The luminescent material can be applied to the insulating body of the cable termination itself or on a resistor material applied there be sprayed on so ^ that it is between the ground-side electrode of the voltage converter and an Srdpotential having part, e.g. a fastening flange of the insulating material off body.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden als Ausführungsbeispiel eine metallgekapselte Hochspannungsschaltzelle beschrieben, die als Ganzes in Figur 1 in einem Querschnitt dargestellt ist, während Figur 2 in größerem Maßstab die Gerätekonibination aus einem Kabelendverschluß, einem Strom- und einem Spannungswandler zeigt.To explain the invention in more detail, a metal-encapsulated high-voltage switching cell is used as an exemplary embodiment below described, which is shown as a whole in Figure 1 in a cross section, while Figure 2 on a larger scale the device combination of a cable termination, a power and a voltage converter shows.
In einem aus Blech hergestellten Metallgehäuse 1 einer Hochspannungsschaltzelle für 20 kV sind drei Sammelschienen. 2, 3, 4 eines Drehstromsystems mit Stützisolatoren 5, β, 7 an einer Zwischenwand 8 befestigt. An den Sammelschienen sind rechtwinkelig gebogene Flachkupferleiter 10 angeschraubt, die mit dem horizontalen Schenkel den feststehenden Teil von Steck-, verbindungen 11, 12 und 13 bilden.In a metal housing 1 made of sheet metal for a high-voltage switchgear cell for 20 kV there are three busbars. 2, 3, 4 of a three-phase system with post insulators 5, β, 7 on one Partition 8 attached. On the busbars are right angled curved flat copper conductor 10 screwed, with the horizontal leg the fixed part of plug-in, form connections 11, 12 and 13.
Ober die Steckverbindungen sind die Anschlußleitungen 14 eines ölarmen Leistungsschalters 15 mit den Sammelschienen verbunden, der mit Stützisolatoren 17 und 18 an einem Antriebsgehäuse 20 befestigt ist. Bas Antriebsgehäuse ist auf einem Schalterwagen 22 abgestützt, dessen Bäder 23 und 24 auf dem Fahrboden 25 des Gehäuses 1 rollen.The connection lines 14 of a low-oil circuit breaker 15 are connected to the busbars via the plug connections. which is attached to a drive housing 20 with post insulators 17 and 18. The drive housing is on a switch truck 22 is supported, the baths 23 and 24 of which roll on the floor 25 of the housing 1.
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Unterhalb der Sammelschisnen 2, 3, 4 ist ein Kabelendverschluß 27 angeordnet, der einen rechtwinkelig gebogenen Flachkupferleiter 29 tragt. Der leiter 29 ist der feststehende $eil einer Steckverbindung 30, die dem AnschltiBleiter 33 des Leistungsschalters 15 zugeordnet ist vtnä Flachkupferschienen 34 umfaßt, die bei 35 abgekröpft sind und federnd gegen den Flachkupferleiter 29 drücken. Zwei am Leiter 29 befestigte Steuerelektroden 37 und 38 erleichtern als sogenannte Einlaufhilfe das Schließen der Steckverbindung. Außerdem vergleichmäßigen sie das elektrische Feld, so daß man die anliegende Spannung mit geringen Abständen halten kann.Below the bus bars 2, 3, 4, a cable end closure 27 is arranged, which carries a flat copper conductor 29 bent at right angles. The conductor 29 is the fixed part of a plug connection 30, which is assigned to the connection conductor 33 of the circuit breaker 15 and comprises flat copper bars 34 which are bent at 35 and press resiliently against the flat copper conductor 29. Two control electrodes 37 and 38 attached to the conductor 29 make it easier to close the plug-in connection as a so-called run-in aid. In addition, they even out the electric field, so that the applied voltage can be maintained at short intervals.
Der Kabelendverschluß ist in Fig. 2 in größerem Maßstab im einzelnen dargestellt, und zwar links der Mittellinie in. einem Schnitt, rechts davon in einer Ansicht. Hauptbestandteil des Kabelendverschlusses 27 ist ein aus Gießharz bestehender Isolierstoff körper 40 mit der dargestellten, im wesentlichen zylindrischen Form. Der Isoiierstofikörper 40 umgibt die Mern 42 von zwei parallel geschalteten Kochspannungskabeln 43 mit Polyäthylenisolierung. Auf der den Kabeln abgekehrt an Seite ist der Isolierstoffkörper außen mit Hippen 45 versehen. Im Innern sitzt dort ein tasseniöriaiger Hochspannungsleiter 46, der aus dem Isolierstoffkörper 40 mit dem Flachkupferieiter 29 herausragt. Der Hochspannungsleiter 46 ist mit einem Sprengring 47 festgelegt, der in eine Nut des Isolierstoffkörpers 40 eingreift. The cable termination is shown in greater detail in FIG. 2, to the left of the center line in one Section, right of it in a view. Main component of the Cable end closure 27 is an insulating body 40 made of cast resin with the illustrated, essentially cylindrical Shape. The insulating body 40 surrounds the core 42 of two cooking voltage cables 43 connected in parallel Polyethylene insulation. On which the cables are turned away from the side the insulating body is provided with ribs 45 on the outside. Inside there sits a tasseniöriaiger high voltage conductor 46, which from the insulating body 40 with the flat copper conductor 29 protrudes. The high voltage conductor 46 is provided with a snap ring 47 set, which engages in a groove in the insulating body 40.
In seine« mittleren Bereich ist der IsoIierstoffkörper 40 mit einer inneren Elektrode 50 und einer äußeren Elektrode 51 ver sehen. Die beiden Elektroden bestehen aus einem Leitlackauftrag auf bestioaten Partien des Isolieretoffkörpers 40 und bilden einen kapazitiven Spannungswandler 52. Die innere Slektrode The insulating body 40 is provided with an inner electrode 50 and an outer electrode 51 in its middle area. The two electrodes consist of a conductive lacquer application on certain parts of the insulating material body 40 and form a capacitive voltage converter 52. The inner slectrode
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50 ist über einen federnden Bügel 54 mit dem Hochspannungsleiter 46 verbunden. An die äußere Elektrode 51 ist eine Leitung 55 angeschlossen, die am unteren Teil des Isolierstoffkörpers in einer Vertiefung 53 auf der Außenseite zu einem geeigneten Meßgerät verläuft.50 is connected to the high-voltage conductor via a resilient bracket 54 46 connected. A line 55 is connected to the outer electrode 51 and is connected to the lower part of the insulating material in FIG a recess 53 on the outside to a suitable measuring device.
Am unteren Ende des Isolierstofikörpers 40 ist ferner ein Stromwandler 56 angebracht. Der Stromwandler 56 ist als aufsteckbarer Ring ausgeführt, der einen lamelliert en Hingkern 57 •und eine auf diesem sitzende Niederspannungswicklung 5S umfaßt. Hochspannungswicklung ist die Kabelader 42. Die AnschlußleitungAt the lower end of the Isolierstofikörpers 40 is also a Current transformer 56 attached. The current transformer 56 is designed as a clip-on ring with a laminated ring core 57 • and includes a low-voltage winding 5S seated on this. The high-voltage winding is the cable core 42. The connecting line
59 führt in die erwähnte Vertiefung 53 des Isolierstoffkörpers 40.59 leads into the mentioned recess 53 of the insulating body 40.
Bas untere Ende des Isolierstoffkörpers 40 ist mit einem BeekelBas the lower end of the insulating body 40 has a bevel
60 abgesehlösseno *-'■ . \?Λ ier .«.-■.-..:_ die Kabel 45 umfaßt* Wird der Deckel 60 gegen ien bm Xsoliersto^fkörper 40 befestigten Wandler 56 gepreßt, so werfen Kontaktlaaellen 61 entgegen der Wirkung einer Ringfeder 62 auseinandergespreizt. Die Lamellen legen sich mit eiern einen Ende 63 gegen einen Srdleiter 64 und mit dem anderen Ende 65 gegen die zu erdende Metallbandage 66 des Kabels 43. Ea.s Kabel wird auf diese Weise geerdet und zugleich festgeklemmt.60 dismissed * - '■. Λ ier .- ■ .- .. \ ":. _ The cable comprises 45 * If the lid is pressed against 60 ien bm Xsoliersto ^ fkörper 40 mounted converter 56 so throw Kontaktlaaellen 61 against the action of an annular spring 62 are spread apart. The lamellas lay one end 63 against an earth conductor 64 and with the other end 65 against the metal bandage 66 of the cable 43 to be earthed. In this way, the cable is earthed and clamped at the same time.
Wie man sieht, ist der Isolierstoffkörper 40 des-Kabelendverschlusses 27 iflt mittleren Bereich, also dort, wo die Elektrode 51 liegt, siit einer Blechhülle 67 umgeben, die mit zwei Sicken 68 und 69 am Isolierkörper 40 befestigt ist. An der Hülle 67 ist ein Blechflansch 68 angeschweißt, der mit Schrauben JQ an einem Stützblech 71 befestigt werden kann· 3ine weitere Blechhülle 73 umgibt den dem Kabel 43 zugekehrten Teil des Isolierstoff körpers. Dadurch igt der Stromwandler 56 abgedeckt undAs can be seen, the insulating body 40 of the cable termination 27 if the middle area, that is to say where the electrode 51 is located, is surrounded by a sheet metal casing 67 which is fastened to the insulating body 40 with two beads 68 and 69. A sheet metal flange 68 is welded to the sheath 67 and can be fastened to a support sheet 71 with screws JQ . A further sheet metal sheath 73 surrounds the part of the insulating body facing the cable 43. As a result, the current transformer 56 is covered and
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eine Befestigungsmöglichkeit für den Deckel 60 geschaffen, der in die Hülle 73 einzusetzen ist.a fastening option for the cover 60 created, the is to be inserted into the sheath 73.
Die Elektrode 50 ist zur Vergleichmäßigung der Spannungsbeanspruchung im Isolierkörper 40 mit einer zum freien Aderende des Kabels v/eisenden Abwinkelung 75 versehen. Sie besteht ebenso wie die. äußere Elektrode 51 aus einer leitfähigen Schicht aus einem iipoxydharzlack mit Metallpulver, wobei das Epoxydharz zweckmäßig die gleiche Grundsubstanz wie das Gießharz des Isolierkörpers 40 aufweist. Zur elektrischen Verbindung zwischen den Kabeln 43 und dem Hockspannungsleiter 46 ist ein aus federnden Kontaktlamellen zusammengesetzter Steckkontakt 76 am Hochspannungsleiter befestigt, in den die .Kabelader mit einem aufgeklesmten oder aufgelöteten Bolzen 77 eingreift.The electrode 50 is to equalize the voltage stress provided in the insulating body 40 with an angled portion 75 that ends at the free wire end of the cable. It also exists as the. outer electrode 51 made of a conductive layer of an iipoxy resin varnish with metal powder, the epoxy resin expediently the same basic substance as the casting resin of the insulating body 40 has. For the electrical connection between the cables 43 and the high voltage conductor 46 is made of resilient Contact lamellas composed plug-in contact 76 on the high-voltage conductor attached, into which the .Kabelader with a clipped or soldered bolt 77 engages.
Beim Ausführungsbeispiel wird der Meßwert des Spannungswancr jrs 52 ebenso wie der des Stromwandlers 56 galvanisch zu einem Meßgerät übertragen. Stattdessen kann man aber auch auf den Isolierkörper 40 selbst eine Schicht aus Widerstandsmaterial mit Luminiszenzcharakter aufbringen. Sin solches Material gibt spannungsabhängig eine bestimmte Lichtmenge ab. Diese kann vorteilhaft unter Verwendung eines Linsensystems aufgefangen und über einen Lichtleiter zum Meßgerät Übertragen werden, wo eine Fotozelle zur Erfassung des Meßwertes sitzt. Unter Lichtleiter wird hierbei ein Stab aus lichtdurchlässigem Material mit einem größeren Brechungsindex als Luft verstanden, der das an der einen Stirnseite eintretende Licht auch über Biegungen des Stabes nahezu ungeschwächt zur anderen Stirnseite führt, wo das Licht austritt. Mit einem solchen Lichtleiter erreicht man, daß die energieschwachen Meßwerte des Spannungswandlers ungestört durch die verhältnismäßig großen Meßwerte des Stromwandlers zum Meßgerät für die Spannung geführt werden. Sie können dort abgeschirmt verstärkt werden.In the embodiment, the measured value of the voltage fluctuation jrs 52 as well as that of the current transformer 56 are galvanically transmitted to a measuring device. Instead, you can also use the insulating body 40 even apply a layer of resistance material with a luminescent character. Sin such material there a certain amount of light depending on the voltage. This can advantageously be captured using a lens system and transmitted via an optical fiber to the measuring device, where a photocell for recording the measured value is located. Under light guide a rod made of translucent material with a higher refractive index than air is understood here, which light entering at one end face also leads to the other end face almost without weakened via bends in the rod, where the light comes out. With such a light guide one achieves that the low-energy measured values of the voltage converter can be led undisturbed by the relatively large measured values of the current transformer to the measuring device for the voltage. You can be shielded there reinforced.
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In Figur 1 ist gestrichelt ein Spannungswandler dargestellt, der auf dem Schaltwagen 22 sitzt, sowie ein Stromwandler, der an der Zellenrückwand "befestigt ist. Biese 3-eräte werden bei der Erfindung eingespart, wobei der damit gewonnene Baum entweder für andere Geräte genutzt werden kann oder für eine Verkleinerung der Zelle zur Verfügung steht.In Figure 1, a voltage converter is shown in dashed lines, who sits on the switching truck 22, as well as a current transformer, the is attached to the rear wall of the cell of the invention saved, with the tree thus obtained either can be used for other devices or is available for reducing the size of the cell.
2 Figuren .
9 Ansprüche2 figures.
9 claims
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| JPS5037857B1 (en) | 1975-12-05 |
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