DE19519301A1 - Trenner für eine metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsschaltanlage - Google Patents
Trenner für eine metallgekapselte gasisolierte HochspannungsschaltanlageInfo
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- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
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Description
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Trenner für
eine metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsschaltanlage
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik,
wie er sich beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 42 10 545 A1 ergibt. In dieser Veröffentlichung ist ein
Winkeltrenner für eine metallgekapselte gasisolierte
Hochspannungsschaltanlage beschrieben, mit zwei in der
isoliergasgefüllten Metallkapselung angeordneten und längs
einer Achse miteinander kontaktierbaren oder voneinander
trennbaren Schaltstücken mit jeweils einem stiftförmigen,
axial erstreckten Vorzündkontakt, welcher bei einem beider
Schaltstücke als Nachlaufkontakt ausgebildet ist, und mit
einem den Vorzündkontakt eines feststehenden beider
Schaltstücke koaxial umgebenden Festkontakt und einem an
einem beweglichen beider Schaltstücke vorgesehenen
Laufkontakt, welcher in der Einschaltposition mit dem
Festkontakt einen Dauerstrompfad bildet.
Dieser Trenner weist eine vergleichsweise große axiale
Ausdehnung auf. Durch den Nachlaufkontakt wurden
Konstruktionselemente in das bewegliche Schaltstück
eingebracht, welche in axialer Richtung eine erhebliche
Ausdehnung besitzen und hochspannungsmäßig abgeschirmt
werden müssen. Dies führt zu einer nicht unerheblichen
Vergrößerung der bereits zu einem wesentlichen Teil durch
die Isolierdistanz der offenen Trennstrecke bestimmten
Trennschaltergeometrie.
Aus der Offenlegungsschrift DE 31 09 669 A1 ist ein
metallgekapselter gasisolierter Trenner bekannt, der sich
entlang einer zentralen Achse erstreckt. Dieser Trenner
weist ein Gehäuse auf, welches mit mehreren, verschiedene
Durchmesser aufweisenden, mit Flanschen versehenen Öffnungen
ausgestattet ist, die für den Anbau von Zusatzgeräten wie
Erder, Spannungswandler, Berstscheiben, usw. vorgesehen
sind. Diese mit Flanschen versehenen Öffnungen weisen Achsen
auf, die sich senkrecht zur zentralen Achse erstrecken.
Zusätzlich zu diesen Öffnungen sind noch die beiden mit
Flanschen versehenen Öffnungen für die Stromführung
vorhanden. Dieses Gehäuse weist eine vergleichsweise große
axiale Erstreckung auf. Dieser Trenner weist ebenfalls eine
vergleichsweise große axiale Ausdehnung auf.
Aus der Offenlegungsschrift DE 43 20 906 A1 ist eine
metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsanlage bekannt,
die mehrere druckdicht miteinander verbundene Gehäuse
aufweist, die gleich ausgebildet sind, die jedoch in
unterschiedlichen Einbaulagen montiert sind und die mit
unterschiedlichen Einbaukomponenten ausgestattet sind. Bei
der Montage dieser Gehäuse muß stets darauf geachtet
werden, daß bezogen auf die Einbaulage des betreffenden
Gehäuses, die richtigen Einbaukomponenten montiert werden.
Jedes dieser Gehäuse weist vier Anschlußflansche auf, die
drei unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
In metallgekapselten gasisolierten Schaltanlagen werden in
der Regel drei Trennervarianten eingesetzt, nämlich:
- a) Lineartrenner für die Auftrennung gerader Leitungsstücke, wie beispielsweise für die Längstrennung von Sammelschienen oder in geraden Teilen von Abgängen,
- b) Abgangstrenner für die Abtrennung von Abzweigungen, die beispielsweise von der Sammelschiene zu Verbrauchern führen, und
- c) Winkeltrenner, die bei einer Umlenkung der Strombahn, beispielsweise um einen Winkel von 90°, beispielsweise als Abgangstrenner eingesetzt werden. Derartige Winkeltrenner können insbesondere dort verwendet werden, wo für die Trennstelle besonders wenig Platz verfügbar ist.
In herkömmlichen metallgekapselten gasisolierten
Schaltanlagen ist für jeden dieser Trenner ein separates
Gehäuse vorgesehen, wobei diese Gehäuse stets voneinander
verschieden gestaltet sind. Die Anzahl der in einer Anlage
montierten Gehäusevarianten wird dadurch erhöht, was die
Fertigung verteuert und die Lagerhaltung erschwert.
Der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 definiert ist,
liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trenner für eine
metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsschaltanlage der
eingangs genannten Art anzugeben, dessen Abmessungen in
axialer Richtung vergleichsweise gering sind, und bei dem
sämtliche Trennervarianten in ein für jede Variante gleich
ausgebildetes Gehäuse eingebaut werden können.
Es ergeben sich besonders günstige Hochspannungsanlagen,
wenn für alle Trennervarianten ein gleichartiges Gehäuse
verwendet werden kann. Insbesondere wird die
Projektierungsarbeit vereinfacht, wenn alle Varianten mit
dem gleichen Trennerbaustein realisiert werden können.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich zudem, daß die
Halteelemente für die Kontaktträger des Trenners aus
vergleichsweise wenigen Gleichteilen für sämtliche
Trennervarianten zusammengestellt werden können. Zusammen
mit dem einheitlichen Gehäuse ergibt sich ein Trennersystem,
welches sehr vielseitig ist, und welches trotzdem nur
vergleichsweise wenig auf Lager zu haltende Teile erfordert.
Die Abmessungen des fertigen Trenners, unabhängig davon
welche Trennervariante vorliegt, sind in axialer Richtung
vorteilhaft klein, was davon herrührt, daß lediglich ein
Teil der Länge der Trennstrecke die axiale Erstreckung des
Trenners beeinflußt. Bei den Ausführungsbeispielen wird,
durch das Abkröpfen der Halteelemente für die Kontaktträger,
der axiale Platzbedarf für die Hälfte der Länge der
Trennstrecke eingespart.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung und die damit
erzielbaren Vorteile werden nachfolgend anhand der
Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg
darstellt, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gehäuse eines
erfindungsgemäßen Trenners,
Fig. 2 einen vereinfachten Schnitt durch eine erste
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trenners,
Fig. 3 einen vereinfachten Schnitt durch eine zweite
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trenners,
Fig. 4 einen vereinfachten Schnitt durch eine dritte
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trenners, und
Fig. 5 einen vereinfachten Schnitt durch eine etwas
modifizierte Ausführung des erfindungsgemäßen Trenners
gemäß Fig. 4.
Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen
Bezugszeichen versehen. Alle für das unmittelbare Verständ
nis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht
dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein schematisch
dargestelltes Gehäuse 1 eines erfindungsgemäßen Trenners.
Das Gehäuse 1 wird in der Regel mit einem Isoliergas unter
Druck gefüllt, besonders geeignet ist hierfür
Schwefelhexafluorid (SF₆). Die Sichtkanten des Gehäuses 1
sind, der besseren Anschaulichkeit halber, lediglich
angedeutet. Dieses Gehäuse 1 wird in der Regel gemeinsam mit
den übrigen Kapselungsteilen der gasisolierten Schaltanlage
auf Erdpotential gelegt. Das Gehäuse 1 weist zwei in einer
Ebene liegende Achsen 2, 3 auf, die sich unter einem Winkel α
schneiden. Der Winkel α wird in der Regel als rechter Winkel
ausgebildet, für besondere Anwendungen sind jedoch auch vom
rechten Winkel abweichende Winkel vorstellbar. In der Regel
wird das Gehäuse 1 druckdicht aus einer Aluminiumlegierung
gegossen. Das Gehäuse 1 weist mindestens vier kreisrunde
Öffnungen 4, 5, 6 und 7 auf, die mit Flanschen 8, 9, 10 und 11
versehen sind. Dabei ist der Öffnung 4 der Flansch 8, der
Öffnung 5 der Flansch 9, der Öffnung 6 der Flansch 10 und
der Öffnung 7 der Flansch 11 zugeordnet. Die Öffnungen 4, 5, 6
und 7 sind so angeordnet, daß sie im Zentrum durch die
Achsen 2, 3 durchdrungen werden, und zwar durchdringt die
Achse 2 die Öffnungen 4 und 6 und die Achse 3 die Öffnungen
5 und 7. Die Flansche 8, 9, 10 und 11 weisen Flächen auf, die
senkrecht zu den jeweiligen Achsen 2, 3 angeordnet sind.
Die Öffnung 4 ist hier durch einen scheibenförmig
ausgebildeten Isolator 12 verschlossen, der eine elektrisch
leitende Eingußarmatur 13 aufweist. Die Eingußarmatur 13
ist mit einem Leiter 14 verschraubt. Der Isolator 12 wird
mittels eines Außenrings 15 gehalten, in den Nuten
eingelassen sind für die Aufnahme von nicht dargestellten
Dichtungsringen. Der Außenring 15 ist aus zwei gleich
ausgebildeten metallischen, elektrisch leitenden Ringen
zusammengesetzt. Der Isolator 12 und der Außenring 15
werden durch einen mit dem Flansch 8 verschraubten
Anschlußflansch 16 eines Nachbargehäuses 17 in Position
gehalten. Die Öffnung 5 ist hier durch einen Deckelflansch
18 verschlossen. Zwischen dem Deckelflansch 18 und dem
Flansch 9 ist ein Außenring 15 montiert, der die nötigen,
nicht dargestellten Dichtungsringe, aufnimmt. Es ist jedoch
auch möglich, auf diesen Außenring 15 zu verzichten und
dafür die Auflagefläche des Deckelflanschs 18 oder die
Auflagefläche des Flanschs 9 mit einer Nut für die Aufnahme
eines Dichtungsrings zu versehen. Der Deckelflansch 18 ist
mit einem Stutzen 19 versehen, der mittels einer
verschraubten Abdeckung 20 druckdicht verschlossen ist. In
den Deckelflansch 18 bzw. in die Abdeckung 20 können
gegebenenfalls eine Berstscheibe und auch Anschlüsse für die
Gasversorgung des Gehäuses 1 eingebaut werden.
Die Öffnung 6 ist hier durch einen scheibenförmig
ausgebildeten Isolator 12 verschlossen, der eine elektrisch
leitende Eingußarmatur 13 aufweist. Die Eingußarmatur 13
ist mit einem Leiter 21 verschraubt. Der Isolator 12 wird
außen mittels eines Außenrings 15 gehalten, in den Nuten
eingelassen sind für die Aufnahme von nicht dargestellten
Dichtungsringen. Der Isolator 12 und der Außenring 15
werden durch einen mit dem Flansch 10 verschraubten
Anschlußflansch 22 eines Nachbargehäuses 23 in Position
gehalten. Die Öffnung 7 ist hier durch einen Deckelflansch
18 verschlossen. Zwischen dem Deckelflansch 18 und dem
Flansch 11 ist ein Außenring 15 montiert, der die nötigen,
nicht dargestellten Dichtungsringe, aufnimmt. Es ist jedoch
auch möglich, auf diesen Außenring 15 zu verzichten und
dafür die Auflagefläche des Deckelflanschs 18 oder die
Auflagefläche des Flanschs 11 mit einer Nut für die Aufnahme
eines Dichtungsrings zu versehen. Der Deckelflansch 18 ist
mit einem Stutzen 19 versehen, der mittels einer
verschraubten Abdeckung 20 druckdicht verschlossen ist.
Das Gehäuse 1 und die oben beschriebenen Verschlußteile
umschließen einen Innenraum 24, in den die mit Hochspannung
beaufschlagten Aktivteile der verschiedenen Trennervarianten
eingebaut werden können. Die Abdeckungen 20 können für den
Einbau der unterschiedlichsten Zusatzgeräte verwendet
werden. Das Gehäuse 1 kann auch mit zusätzlichen Stutzen
versehen werden, die für den Einbau von Sensoren und
Sichtfenstern zur optischen Kontrolle der Trennerstellung
verwendet werden können. In der Fig. 1 ist im Zentrum des
Gehäuses 1 ein Sichtfenster 25 vorgesehen, welches in einen
zylindrisch ausgebildeten Stutzen eingebaut ist, dessen
Mittelachse senkrecht zu der Ebene verläuft, in welcher die
Achsen 2 und 3 liegen, und welche zudem genau durch den
Schnittpunkt der Achsen 2 und 3 geht. In die gegenüber
liegende Wand des Gehäuses 1 ist an der genau gleichen
Stelle ein gleich ausgebildetes Sichtfenster vorgesehen. Die
Trennstelle aller Trennervarianten ist in dem Gehäuse 1
jeweils so zentral angeordnet, daß sie durch das oben
beschriebene Sichtfenster 25 kontrollierbar ist.
Die Fig. 2 zeigt einen vereinfachten Schnitt durch eine
schematisch dargestellte erste Ausführungsform eines
Trenners für metallgekapselte gasisolierte
Hochspannungsschaltanlagen in ausgeschaltetem Zustand.
Dieser Trenner ist als Längstrenner ausgebildet, wie er
beispielsweise im Verlauf von metallgekapselten
gasisolierten Sammelschienen vorgesehen wird. Die Leiter 14
und 21 stellen hier die jeweiligen Enden der auf
Hochspannungspotential liegenden Sammelschienenabschnitte
dar. Der Leiter 14 ist mit der metallischen Eingußarmatur
13 des linken Isolators 12 verschraubt. Auf der dem Leiter
14 abgewandten Seite der Eingußarmatur 13 ist ein
dielektrisch günstig ausgebildetes elektrisch leitendes
Winkelverbindungsstück 26 angeschlossen, welches eine um
einen Winkel β gegen die Achse 2 geneigte Anschlußfläche
aufweist. Der Winkel β weist hier den Wert 30° auf, es sind
jedoch, entsprechend der Geometrie des Gehäuses 1, auch
andere Werte des Winkel β vorstellbar, ein Winkelbereich von
25° bis 35°für diesen Winkel β läßt sich in der Regel
sinnvoll realisieren. Die geneigte Anschlußfläche ist mit
einem zylindrisch ausgebildeten Zwischenstück 27
verschraubt. Die der Anschlußfläche entgegengesetzte Seite
des Zwischenstücks 27 ist mit einem Kontaktträger 28
verschraubt. Das Zwischenstück 27 erstreckt sich entlang
einer Achse 29, die in der gleichen Ebene liegt wie die
Achsen 2 und 3 und die gegenüber der Achse 2 um den Winkel β
geneigt ist. Der Kontaktträger 28 ist dielektrisch günstig
ausgebildet, er ist aus Metall gefertigt. In den
Kontaktträger 28 ist ein zylindrisch ausgebildeter
Gegenkontakt 30 eingelassen, der als feststehende
Vorzündelektrode des Trenners dient. In den Kontaktträger 28
sind zudem Spiralkontakte 31 eingelassen, die bei
geschlossenem Trenner die Stromführung übernehmen. Der
Gegenkontakt 30 erstreckt sich in Richtung der Achse 3,
welche zugleich die zentrale Achse des Gegenkontakts 30
bildet.
Der Leiter 21 ist mit der metallischen Eingußarmatur 13 des
rechten Isolators 12 verschraubt. Auf der dem Leiter 21
abgewandten Seite der Eingußarmatur 13 ist ein dielektrisch
günstig ausgebildetes elektrisch leitendes
Winkelverbindungsstück 26 angeschlossen, welches eine um
einen Winkel β gegen die Achse 2 geneigte Anschlußfläche
aufweist. Es wird darauf geachtet, daß diese beiden Winkel
ß stets den gleichen Wert aufweisen. Dieser Winkel β weist
demnach hier ebenfalls den Wert 30° auf. Die geneigte
Anschlußfläche ist mit einem zylindrisch ausgebildeten
Zwischenstück 27 verschraubt. Die der Anschlußfläche
entgegengesetzte Seite des Zwischenstücks 27 ist mit einem
Kontaktträger 32 verschraubt. Das Zwischenstück 27 erstreckt
sich entlang einer Achse 33, die in der gleichen Ebene liegt
wie die Achsen 2 und 3 und die gegenüber der Achse 2 um den
Winkel β geneigt ist. Die Achse 33 verläuft parallel zur
Achse 29.
Der Kontaktträger 32 ist dielektrisch günstig ausgebildet,
er ist aus Metall gefertigt. In den Kontaktträger 32 sind
Spiralkontakte 34 für die Stromführung eingelassen. Im
Zentrum des Kontaktträgers 32 ist der bewegliche
Trennerkontakt 35 angeordnet. Der bewegliche Trennerkontakt
35 ist zylindrisch ausgebildet, seine Achse fällt mit der
Achse 3 zusammen. Der bewegliche Trennerkontakt 35 weist
einen Schaltstift 36 auf, der von einem rohrförmig
ausgebildeten Kontaktrohr 37 umschlossen ist. Beim
Einschalten des Trenners macht das Kontaktrohr 37 nach dem
Schaltstift 36 Kontakt mit den Spiralkontakten 31 des
Kontaktträgers 28, beim Ausschalten des Trenners löst sich
zuerst das Kontaktrohr 37 von den Spiralkontakten 31 des
Kontaktkörpers 28, der Schaltstift 36 löst sich erst danach
vom Gegenkontakt 30. Eine Isolierstange 38, die durch einen
Antrieb 39 betätigt wird, setzt den beweglichen
Trennerkontakt 35 in Bewegung. Der Antrieb 39 ist auf dem
oberen Stutzen 19 befestigt. Die Isolierstange 38 wird
druckdicht aus dem Gehäuse 1 herausgeführt. Die
Isolierstange 38 wird über ein Hebelgetriebe bewegt, und als
druckdichte Durchführung wird in der Regel eine
Drehdurchführung verwendet. Die dem Antrieb 39 zugewandte
Seite des beweglichen Trennerkontakts 35 ist mittels einer
dielektrisch günstig ausgebildeten Abschirmung 40 aus einem
elektrisch leitenden Material abgedeckt. Der bewegliche
Trennerkontakt 35 erstreckt sich entlang der Achse 3, welche
zugleich die zentrale Achse dieses Kontakts bildet. Die
Spiralkontakte 34 umschließen das Kontaktrohr 37 und
verbinden es elektrisch leitend mit dem Kontaktträger 32.
Im eingeschalteten Zustand des Trenners fließt der Strom
vom Leiter 14 durch die Eingußarmatur 13, das
Winkelverbindungsstück 26, das Zwischenstück 27, den
Kontaktträger 28, die Spiralkontakte 31, das Kontaktrohr 37,
die Spiralkontakte 34, den Kontaktträger 32, das
Zwischenstück 27, das Winkelverbindungsstück 26 und die
Eingußarmatur 13 in den Leiter 21.
Die Fig. 3 zeigt einen vereinfachten Schnitt durch eine
schematisch dargestellte zweite Ausführungsform eines
Trenners für metallgekapselte gasisolierte
Hochspannungsschaltanlagen in ausgeschaltetem Zustand.
Dieser Trenner ist als Abgangstrenner ausgebildet, wie er
beispielsweise in metallgekapselten gasisolierten
Hochspannungsschaltanlagen vorgesehen wird, um einen Abgang
oder eine Einspeisung mit der Sammelschiene zu verbinden
oder von dieser abzutrennen. Die Leiter 14 und 21 stellen
hier die jeweiligen Enden der auf Hochspannungspotential
liegenden Sammelschienenabschnitte dar, allerdings sind hier
diese beiden Leiter 14 und 21, wie aus der Fig. 3
ersichtlich, elektrisch leitend miteinander verbunden. Der
Leiter 14 ist mit der metallischen Eingußarmatur 13 des
linken Isolators 12 verschraubt. Auf der dem Leiter 14
abgewandten Seite der Eingußarmatur 13 ist ein dielektrisch
günstig ausgebildetes elektrisch leitendes
Winkelverbindungsstück 26 angeschlossen, welches eine um
einen Winkel β gegen die Achse 2 geneigte Anschlußfläche
aufweist. Der Winkel β weist hier den Wert 30° auf, es sind
jedoch, entsprechend der Geometrie des Gehäuses 1, auch
andere Werte des Winkel β vorstellbar, ein Winkelbereich von
25° bis 35°für diesen Winkel β läßt sich in der Regel
sinnvoll realisieren. Die geneigte Anschlußfläche ist mit
einem zylindrisch ausgebildeten Zwischenstück 27
verschraubt. Die der Anschlußfläche entgegengesetzte Seite
des Zwischenstücks 27 ist mit einem Kontaktträger 32
verschraubt. Das Zwischenstück 27 erstreckt sich entlang
einer Achse 41, die in der gleichen Ebene liegt wie die
Achsen 2 und 3 und die gegenüber der Achse 2 um den Winkel β
geneigt ist.
Der Kontaktträger 32 ist dielektrisch günstig ausgebildet,
er ist aus Metall gefertigt. Der Kontaktträger 32 trägt, wie
bereits früher beschrieben, den entlang der Achse 3
beweglichen Trennerkontakt 35. Der Kontaktträger 32 ist
durch ein weiteres, entlang einer Achse 33 erstrecktes
Zwischenstück 27, ein weiteres Winkelverbindungsstück 26 und
eine Eingußarmatur 13 mit dem Leiter 21 verbunden, wie dies
bereits im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschrieben wurde. Die
Achse 33 schneidet die Achse 2 unter einem Winkel β. Die
beiden Achsen 41 und 33 schneiden sich in einem auf der
Achse 3 im Bereich des beweglichen Trennerkontakts 35
liegenden Schnittpunkt 42. Mindestens eines der beiden
Zwischenstücke 27 wird jedoch mit einer nicht dargestellten
Ausgleichsvorrichtung versehen, die bei der Montage des
Trenners mechanische Toleranzen und im Betrieb des Trenners
Wärmedehnungen ausgleichen kann, die entlang der Achsen 41
und 33 wirken, so daß die tragenden Isolatoren 12 nicht
durch mechanische Spannungen überlastet werden können.
Ein Leiter 43 stellt den aktiven Teil des Abgangs bzw. der
Einspeisung dar. Der Leiter 43 wird von einem mit Isoliergas
unter Druck gefüllten Anschlußgehäuse 44 gegen
Umwelteinflüsse geschützt. Die Öffnung 7 des Gehäuses 1 ist
hier durch einen scheibenförmig ausgebildeten Isolator 12
verschlossen, der eine elektrisch leitende Eingußarmatur 13
aufweist. Die Eingußarmatur 13 ist mit dem Leiter 43
verschraubt. Der Isolator 12 wird mittels eines Außenrings
15 gehalten, in den Nuten eingelassen sind für die Aufnahme
von nicht dargestellten Dichtungsringen. Der Außenring 15
ist aus zwei gleich ausgebildeten metallischen, elektrisch
leitenden Ringen zusammengesetzt. Der Isolator 12 und der
Außenring 15 werden durch einen mit dem Flansch 11
verschraubten Anschlußflansch 45 des Anschlußgehäuses 44
in Position gehalten. Auf der dem Leiter 43
entgegengesetzten Seite der Eingußarmatur 13 ist ein
zylindrischer, dielektrisch günstig ausgebildeter
Kontaktträger 46 angeschraubt, in welchen ein Gegenkontakt
30 und Spiralkontakte 31 eingelassen sind, ähnlich wie beim
Kontaktträger 28 in Fig. 2. Der Kontaktträger 46, die
Eingußarmatur 13 und der Leiter 43 weisen eine gemeinsame
Mittelachse auf, die mit der Achse 3 deckungsgleich ist.
Die Fig. 4 zeigt einen vereinfachten Schnitt durch eine
schematisch dargestellte dritte Ausführungsform eines
Trenners für metallgekapselte gasisolierte
Hochspannungsschaltanlagen in ausgeschaltetem Zustand.
Dieser Trenner ist als Winkeltrenner ausgebildet, wie er
beispielsweise in metallgekapselten gasisolierten
Hochspannungsschaltanlagen vorgesehen wird, um besonders
raumsparende trennbare Verbindungsmöglichkeiten zu schaffen.
Die Leiter 43 und 21 stellen hier die jeweiligen, im
Bedarfsfall zu verbindenden oder zu trennenden Enden der auf
Hochspannungspotential liegenden Anlagenteile dar. Die
Verbindung des Leiters 21 mit dem beweglichen Trennerkontakt
35 ist gleich ausgeführt, wie dies in der Fig. 2 beschrieben
ist. Auch hier ist das Zwischenstück 27 um einen Winkel β
gegen die Achse 2 geneigt. Der Winkel β weist hier den Wert
30° auf, es sind jedoch, entsprechend der Geometrie des
Gehäuses 1, auch andere Werte des Winkel β vorstellbar, ein
Winkelbereich von 25° bis 35° für diesen Winkel β läßt sich
in der Regel sinnvoll realisieren. Das Zwischenstück 27
erstreckt sich entlang einer Achse 33, die in der gleichen
Ebene liegt wie die Achsen 2 und 3 und die gegenüber der
Achse 2 um den Winkel β geneigt ist. Der Kontaktträger 32
ist dielektrisch günstig ausgebildet, er ist aus Metall
gefertigt. Der Kontaktträger 32 trägt, wie bereits früher
beschrieben, den entlang der Achse 3 beweglichen
Trennerkontakt 35.
Die Achse 33 schneidet die Achse 3 in einem im Bereich des
beweglichen Trennerkontakts 35 liegenden Schnittpunkt 42.
Ein Leiter 43 stellt den aktiven Teil des Abgangs bzw. der
Einspeisung dar. Der Leiter 43 wird von einem mit Isoliergas
unter Druck gefüllten Anschlußgehäuse 44 gegen
Umwelteinflüsse geschützt. Die Öffnung 7 des Gehäuses 1 ist
hier durch einen scheibenförmig ausgebildeten Isolator 12
verschlossen, der eine elektrisch leitende Eingußarmatur 13
aufweist. Die Eingußarmatur 13 ist mit dem Leiter 43
verschraubt. Der Isolator 12 wird mittels eines Außenrings
15 gehalten, in den Nuten eingelassen sind für die Aufnahme
von nicht dargestellten Dichtungsringen. Der Außenring 15
ist aus zwei gleich ausgebildeten metallischen, elektrisch
leitenden Ringen zusammengesetzt. Der Isolator 12 und der
Außenring 15 werden durch einen mit dem Flansch 11
verschraubten Anschlußflansch 45 des Anschlußgehäuses 44
in Position gehalten. Auf der dem Leiter 43
entgegengesetzten Seite der Eingußarmatur 13 ist ein
zylindrischer, dielektrisch günstig ausgebildeter
Kontaktträger 46 angeschraubt, in welchen ein Gegenkontakt
30 und Spiralkontakte 31 eingelassen sind, ähnlich wie beim
Kontaktträger 28 in Fig. 2. Der Kontaktträger 46, die
Eingußarmatur 13 und der Leiter 43 weisen eine gemeinsame
Mittelachse auf, die mit der Achse 3 deckungsgleich ist.
Die Fig. 5 zeigt eine modifizierte Ausführung des Trenners
gemäß Fig. 4, und zwar ist dieser Trenner zusätzlich mit
einem Erder 47 ausgerüstet. Der Erder 47 weist einen
schematisch dargestellten Antrieb 48 auf, der einen in
Ausschaltstellung dargestellten Schaltstift 49 entlang der
Achse 2 in Richtung auf einen feststehenden Gegenkontakt 50
zu bewegt. In den Gegenkontakt 50 ist eine nicht
dargestellte Kontaktanordnung eingelassen, welche den
Schaltstift 49 aufnimmt. Der Gegenkontakt 50 ist mit einem
Zwischenstück 27 verschraubt, welches mit dem Kontaktträger
32 elektrisch leitend verbunden ist. Dieses Zwischenstück 27
erstreckt sich längs einer Achse 41, die in der gleichen
Ebene liegt wie die Achsen 2 und 3 und die gegenüber der
Achse 2 um den Winkel β geneigt ist. Die beiden Achsen 41
und 33 schneiden sich in einem auf der Achse 3 im Bereich
des beweglichen Trennerkontakts 35 liegenden Schnittpunkt
42. Die beiden Zwischenstücke 27 müssen hier jedoch nicht
mit einer Ausgleichsvorrichtung für Fertigungstoleranzen und
Wärmedehnungen versehen werden.
Bei geöffnetem Trenner kann nun, wenn betriebliche Gründe
dies erfordern, die mit dem Leiter 21 verbundene Seite des
Trenners geerdet werden. Es ist jedoch auch möglich, den
Kontaktträger 46 so zu modifizieren, daß das Zwischenstück
27 und der mit ihm verbundene Gegenkontakt 50 an ihm
befestigt werden können, so daß anstatt der mit dem Leiter
21 verbundenen Seite nun die mit dem Leiter 43 verbundene
Seite des Trenners bei Bedarf geerdet werden kann. Wenn im
Gehäuse 1 kein Platz für den Einbau eines Erders vorhanden
ist, dann werden die für ordnungsgemäße Revisionen der
metallgekapselten gasisolierten Schaltanlage nötigen
Erdungsgeräte in dem jeweiligen Trenner benachbarten
Gehäusen untergebracht.
Grundsätzlich sind die in den Fig. 1 bis 5 gezeigten
Trennervarianten für Hochspannungsschaltanlagen in jeder
beliebigen Einbaulage einbaubar, die durch das
Anlagenkonzept der betreffenden metallgekapselten
gasisolierten Schaltanlage vorgegeben wird. Die
verschiedenen Trennervarianten lassen sich mit Hilfe einiger
weniger Gleichteile baukastenartig in dem für alle Varianten
gleichen Gehäuse 1 konstruktiv verwirklichen. Die Kosten für
die Lagerhaltung lassen sich, wegen der vergleichsweise
geringen Anzahl von Gleichteilen, vorteilhaft niedrig
halten. Besonders vorteilhaft ist es auch, daß für alle in
einer metallgekapselten gasisolierten
Hochspannungsschaltanlage benötigten Trennervarianten nur
ein einziger Gehäusetyp nämlich das Gehäuse 1 benötigt wird.
Die Abdeckungen 20, wie sie in den Fig. 2 und 4 zum
Verschließen der Stutzen 19 vorgesehen sind, lassen sich
vorteilhaft durch Berstscheiben ersetzen, wenn die
Isolatoren 12 als druckdichte Schottungsisolatoren
ausgeführt werden. Wenn die Isolatoren 12 mit Durchlässen
versehen sind, die einen Gasaustausch mit benachbarten
Gehäusen erlauben, so können die Berstscheiben auch in den
benachbarten Gehäusen vorgesehen werden. Die Abdeckung 20 in
der Fig. 2 kann jedoch auch mit einem Erder bestückt werden,
allerdings muß dann der Kontaktträger 28 mit einer
dielektrisch günstig ausgebildeten Kontaktierungsmöglichkeit
für den Schaltstift dieses Erders versehen werden.
Beim Einschalten des Trenners wird durch die durch den
Antrieb 39 betätigte Isolierstange 38 der bewegliche
Trennerkontakt 35 entlang der Achse 3 auf den feststehenden
Gegenkontakt 30 zu bewegt. Eine gegebenenfalls durch
Restladungen und/oder durch eine zwischen dem Kontaktträger
32 und dem Kontaktträger 28 bzw. 46 anliegende
betriebsfrequente Spannung hervorgerufene Vorzündung
zwischen der beweglichen Kontaktanordnung 35 und dem
feststehenden Gegenkontakt 30 wird durch jede der
Trennervarianten einwandfrei beherrscht. Eine Ausweitung des
Vorzündlichtbogens hin zur Wand des Gehäuses 1 kann, bedingt
durch die geometrische Anordnung der Trenneraktivteile,
nicht auftreten. Der Antrieb 39 des Trenners ist so
ausgelegt, daß er in jedem möglichen Betriebsfall die
bewegliche Kontaktanordnung 35 sicher in die vorgesehene
Einschaltstellung bewegt, so daß stets eine einwandfreie
Stromführung über das dafür vorgesehene Kontaktrohr 37 und
die Spiralkontakte 31 und 34 gewährleistet ist. Ebenso
erfolgt auch das Öffnen des Trenners stets einwandfrei.
Die erwähnten Erder können ebenfalls lageunabhängig betätigt
werden, so daß auch von daher keine lagebedingten
Einbaubeschränkungen bestehen. Diese Erder können sowohl als
Arbeitserder als auch als Schnellerder ausgebildet sein. Die
Baugruppe Trenner ist sehr kompakt ausgeführt und
beansprucht in axialer Richtung besonders wenig Platz,
so daß das mit diesen Trennern versehene Schaltfeld mit
besonders kleinen Abmessungen ausgeführt werden kann.
Abknickungen in der Strombahn der gasisolierten Schaltanlage
haben zur Folge, daß an diesen Stellen im Fall des Auftre
tens von hohen Fehlerströmen, insbesondere von Stoßkurzschlußströmen,
hohe elektrodynamische Kräfte in der
Strombahn auftreten. Die Trennervarianten gemäß Fig. 2 und
Fig. 3 sind elektrodynamisch derart günstig ausgebildet, daß
diese elektrodynamischen Kräfte zumindest teilweise
kompensiert werden, so daß die auf die tragenden Isolatoren
einwirkenden Biegemomente vergleichsweise klein gehalten
werden können, die die Trenneraktivteile tragenden
Isolatoren 12 können deshalb ohne zusätzliche Verstärkung
diese Momente aufnehmen.
Das Gehäuse 1 ist in den Fig. 1 bis 5 als symmetrisch
ausgebildetes Gehäuse dargestellt. Wenn das Anlagenkonzept
der Hochspannungsanlage es jedoch erfordern sollte, daß,
beispielsweise zum zusätzlichen Einbau von Erdern und
Berstscheiben, stets ein gleich ausgebildetes zusätzliches
Gehäuse mit entsprechenden Flanschöffnungen an das Gehäuse 1
angeflanscht werden muß, so kann dieses zusätzliche Gehäuse
mit dem Gehäuse 1 zu einem einstückigen Gußteil
zusammengefaßt werden. Wenn entsprechende Stückzahlen
benötigt werden, so bringt ein derartiges Gußteil, welches
dann nur noch zu einer der Achsen 2, 3 symmetrisch ist,
wirtschaftliche Vorteile, da eine aufwendige
Flanschverbindung eingespart werden kann. Die Vorteile des
oben beschriebenen, symmetrisch ausgebildeten Gehäuses 1
bezüglich der Trennereinbaumöglichkeiten bleiben natürlich
auch dann, wenn dieses Gehäuse 1 vollständig in das
zusätzliche Gehäuse integriert ist, erhalten.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2, 3 Achsen
4, 5, 6, 7 Öffnungen
8, 9, 10, 11 Flansche
12 Isolator
13 Eingußarmatur
14 Leiter
15 Außenring
16 Anschlußflansch
17 Nachbargehäuse
18 Deckelflansch
19 Stutzen
20 Abdeckung
21 Leiter
22 Anschlußflansch
23 Nachbargehäuse
24 Innenraum
25 Sichtfenster
26 Winkelverbindungsstück
27 Zwischenstück
28 Kontaktträger
29 Achse
30 Gegenkontakt
31 Spiralkontakte
32 Kontaktträger
33 Achse
34 Spiralkontakte
35 beweglicher Trennerkontakt
36 Schaltstift
37 Kontaktrohr
38 Isolierstange
39 Antrieb
40 Abschirmung
41 Achse
42 Schnittpunkt
43 Leiter
44 Anschlußgehäuse
45 Anschlußflansch
46 Kontaktträger
47 Erder
48 Antrieb
49 Schaltstift
50 Gegenkontakt
α, β Winkel
2, 3 Achsen
4, 5, 6, 7 Öffnungen
8, 9, 10, 11 Flansche
12 Isolator
13 Eingußarmatur
14 Leiter
15 Außenring
16 Anschlußflansch
17 Nachbargehäuse
18 Deckelflansch
19 Stutzen
20 Abdeckung
21 Leiter
22 Anschlußflansch
23 Nachbargehäuse
24 Innenraum
25 Sichtfenster
26 Winkelverbindungsstück
27 Zwischenstück
28 Kontaktträger
29 Achse
30 Gegenkontakt
31 Spiralkontakte
32 Kontaktträger
33 Achse
34 Spiralkontakte
35 beweglicher Trennerkontakt
36 Schaltstift
37 Kontaktrohr
38 Isolierstange
39 Antrieb
40 Abschirmung
41 Achse
42 Schnittpunkt
43 Leiter
44 Anschlußgehäuse
45 Anschlußflansch
46 Kontaktträger
47 Erder
48 Antrieb
49 Schaltstift
50 Gegenkontakt
α, β Winkel
Claims (11)
1. Trenner für eine metallgekapselte gasisolierte
Hochspannungsschaltanlage mit einem Gehäuse (1), welches
mindestens zwei sich unter einem ersten Winkel (α)
schneidende Achsen (2, 3) aufweist, mit zwei auf einer ersten
(3) dieser Achsen angeordneten Kontaktträgern (32, 28, 46),
welche durch Halteelemente positioniert sind, mit einem als
Trennstrecke ausgelegten Abstand zwischen den beiden
Kontaktträgern (32, 28, 46), mit einem längs dieser ersten
Achse (3) beweglichen, von einem ersten Kontaktträger (32)
geführten Trennerkontakt (35), der im eingeschalteten
Zustand des Trenners den Abstand zwischen den beiden
Kontaktträgern (32, 28, 46) elektrisch leitend überbrückt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die erste Achse (3) und eine zweite Achse (2) jeweils eine Symmetrieachse des Gehäuses (1) bilden, und
- - daß das Gehäuse (1) mindestens vier mit Flanschen (8, 9, 10, 11) versehene Öffnungen (4, 5, 6, 7) mit gleichem Durchmesser aufweist, deren Zentrum auf einer der beiden Achsen (2, 3) liegt und die im gleichen Abstand von dem Schnittpunkt der beiden Achsen (2, 3) angeordnet sind.
2. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der erste Winkel (α) als rechter Winkel ausgebildet ist, und
- - daß auf jeder der beiden Achsen (2, 3) jeweils zwei der Öffnungen (4, 5, 6, 7) vorgesehen sind.
3. Trenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Schnittpunkt der beiden Achsen (2, 3) in der Mitte zwischen den beiden Kontaktträgern (32, 28, 46) liegt.
4. Trenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- - daß durch den Schnittpunkt der beiden Achsen (2, 3), senkrecht zu der Ebene in welcher die beiden Achsen (2, 3) liegen, eine weitere Symmetrieachse angeordnet ist; und
- - daß dort, wo diese weitere Symmetrieachse die Wand des Gehäuses (1) durchstößt, mit dieser weiteren Symmetrieachse als Zentrum, mindestens ein zylindrisch ausgebildetes Sichtfenster (25) in die Wand des Gehäuses (1) eingelassen ist.
5. Trenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das erste, für den ersten Kontaktträger (32) vorgesehene Halteelement, eine dritte Achse (33) aufweist, die unter einem zweiten Winkel (β) gegen die zweite Achse (2) geneigt ist,
- - daß das zweite, für den zweiten Kontaktträger (28) vorgesehene Halteelement, eine vierte Achse (29) aufweist, die unter dem zweiten Winkel (β) gegen die zweite Achse (2) geneigt ist, und
- - daß die dritte (33) und die vierte Achse (29) parallel zueinander verlaufen und in einer Ebene mit der ersten (3) und der zweiten Achse (2) liegen.
6. Trenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das erste, für den ersten Kontaktträger (32) vorgesehene Halteelement, eine dritte Achse (33) aufweist, die unter einem zweiten Winkel (β) gegen die zweite Achse (2) geneigt ist,
- - daß das zweite, für den ersten Kontaktträger (32) vorgesehene Halteelement, eine fünfte Achse (41) aufweist, die unter dem zweiten Winkel (β) gegen die zweite Achse (2) geneigt ist,
- - daß die dritte (33) und die fünfte Achse (41) in einer Ebene mit der ersten (3) und der zweiten Achse (2) liegen, wobei sich die dritte (33) und die fünfte Achse (41) in einem auf der ersten Achse (3) gelegenen Schnittpunkt (42) schneiden, und
- - daß ein dritter Kontaktträger (46) dem ersten Kontaktträger (32) gegenüberstehend auf der ersten Achse (3) angeordnet ist.
7. Trenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das erste, für den ersten Kontaktträger (32) vorgesehene Halteelement, eine dritte Achse (33) aufweist, die unter einem zweiten Winkel (β) gegen die zweite Achse (2) geneigt ist,
- - daß die dritte Achse (33) in einer Ebene mit der ersten (3) und der zweiten Achse (2) liegt, und
- - daß ein dritter Kontaktträger (46) dem ersten Kontaktträger (32) gegenüberstehend auf der ersten Achse (3) angeordnet ist.
8. Trenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der erste Kontaktträger (32) mittels eines dritten Halteelements mit einem feststehenden Gegenkontakt (50) eines Erders (47) verbunden ist,
- - daß das dritte Halteelement, eine fünfte Achse (41) aufweist, die unter dem zweiten Winkel (β) gegen die zweite Achse (2) geneigt ist, und
- - daß die dritte (33) und die fünfte Achse (41) in einer Ebene mit der ersten (3) und der zweiten Achse (2) liegen, wobei sich die dritte (33) und die fünfte Achse (41) in einem auf der ersten Achse (3) gelegenen Schnittpunkt (42) schneiden.
9. Trenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
- - daß mindestens eines der beiden Halteelemente so ausgelegt ist, daß es in axialer Richtung auftretende Toleranzen und Wärmedehnungen kompensieren kann.
10. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß lediglich ein Teil der Länge der Trennstrecke die axiale Erstreckung des Trenners beeinflußt.
11. Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Gehäuse (1) in Richtung der ersten Achse (3) verlängert ist, so daß diese erste Achse (3) die einzige Symmetrieachse des Gehäuses (1) darstellt.
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DE19519301A Withdrawn DE19519301A1 (de) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | Trenner für eine metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsschaltanlage |
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CN (1) | CN1076514C (de) |
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