DE19721275B4

DE19721275B4 - Übertragungssystem für Meßdaten von Druckgasleistungsschaltern

Info

Publication number: DE19721275B4
Application number: DE1997121275
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Lorenz; Klaus Dipl.-Ing. Schuler; Hartmut Dr. Knobloch; Andrzej Dipl.-Ing. Nowakowski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2017-05-15
Also published as: DE19721275A1

Abstract

Übertragungssystem für Meßdaten von Druckgasleistungsschaltern, durch das die auf Hochspannungspotential durch eine Meßeinrichtung (12) aufgenommenen Meßdaten durch einen parallel zur Längsachse (14) des Gasraumes (1) des Druckgasleistungsschalters angeordneten Lichtwellenleiter (15) zum Erdpotential übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (15) unter Bildung eines sich in axialer Länge des Lichtwellenleiters (15) erstreckenden Ringspalts (16) konzentrisch von einem in dem Gasraum (1) angeordneten Isolierrohr (17) umgeben ist, dessen den Lichtwellenleiter (15) konzentrisch umgebender Ringspalt (16) an den Stirnseiten (18, 19) des Isolierrohres (17) außerhalb der heißen Gasströmung mit dem Gasraum (1) des Druckgasleistungsschalters in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem für Meßdaten von Druckgasleistungsschaltern, durch das die auf Hochspannungspotential durch eine Meßeinrichtung aufgenommenen Meßdaten durch einen parallel zur Längsachse des Gasraumes des Druckgasleistungsschalters angeordneten Lichtwellenleiter zum Erdpotential übertragen werden.

Ein derartiges Übertragungssystem geht hinsichtlich der Anordnung des Lichtwellenleiters parallel zur Längsachse des Gasraumes von Druckgasleistungsschaltern beispielsweise aus der EP 0 237 776 A2 hervor. Dabei wird der Lichtwellenleiter, der zur Übertragung von durch einen auf Hochspannungspotential im Bereich des Stromanschlusses angeordnete Meßeinrichtung ermittelten Daten auf Erdpotential dient, von einem Isolator aufgenommen, der außerhalb des die Unterbrechereinheit aufnehmenden Isolators getrennt von diesem angeordnet ist. Der den Lichtwellenleiter aufnehmende Isolator ist parallel zum die Unterbrechereinheit aufnehmenden Isolator angeordnet, an seinen Stirnseiten, indem er mit dem Lösch- und Isoliermedium des Druckgasschalters gefüllt ist, druckdicht abgeschlossen und der Lichtwellenleiter wird nach seiner Herausführung aus dem Isolator durch rechtwinkliges Abbiegen mit der auf Hochspannungspotential angeordneten Meßeinrichtung verbunden bzw. über eine Isolatorsäule nach Erde geführt. Durch die Aufnahme des Lichtwellenleiters durch einen zusätzlichen Isolator erfordert dieses Übertragungssystem jedoch einen erhöhten, die Herstellungskosten des Druckgasleistungsschalters nachteilig beeinflussenden Aufwand und kann zu einer Lichtauskopplung aufgrund der Abbiegung des Lichtwellenleiters führen. Eine Lichtauskopplung ist jedoch zu vermei den, da diese nicht nur zu einer Verfälschung der gewonnenen, zu übertragenden Daten führen kann, sondern auch zu einer geringeren Intensität bei der Übertragung der durch die Meßeinrichtung gewonnenen Meßdaten.

Nun ist es nach der JP 02-60416 A Druckgasleistungsschaltern zwar auch schon bekannt, den Lichtwellenleiter des Übertragungssystems, in dem dieser parallel zur Längsachse des Gasraumes des Druckgasleistungsschalters verläuft, in den die Unterbrechereinheit aufnehmenden Isolator zu integrieren. Eine derartige Anordnung des Lichtwellenleiters ist jedoch insofern nachteilig, daß durch die Einbindung des Lichtwellenleiters in den Isolator sich der Aufwand zu seiner Herstellung erhöht und daß bei einer Beschädigung des Lichtwellenleiters der Isolator nicht mehr verwendet werden kann. Außerdem ist auch diese Anordnung des Lichtwellenleiters am Austritt aus dem Isolator bei seiner Verbindung mit der auf Hochspannungspotential angeordneten Meßeinrichtung und bei seiner Weiterführung nach Erde mit einer Abbiegung und damit mit einer Lichtauskopplung verbunden und erfordert dabei am Austritt aus dem Isolator Verbindungen in Fortführung des Lichtwellenleiters, die zusätzlich den Fertigungsaufwand erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Übertragungssystem entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, durch das mit verringertem Herstellungsaufwand und ohne den die Unterbrechereinheit aufnehmenden Isolator bei seiner Herstellung zu beeinflussen, der Lichtwellenleiter ohne Abbiegungen und ohne Schnittstellen von Hochspannungspotential auf Erdpotential durchgeschleift werden kann, so daß gleichzeitig durch Vermeidung einer Lichtauskopplung eine unbeeinflußte Übertragung der auf Hochspannungspotential gewonnenen Meßdaten gewährleistet wird.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß der Lichtwellenleiter unter Bildung eines sich in axialer Länge des Lichtwellenleiters erstreckenden Ringspalts konzentrisch von einem in dem Gasraum angeordneten Isolierrohr umgeben ist, dessen den Lichtwellenleiter konzentrisch umgebender Ringspalt an den Stirnseiten des Isolierrohres außerhalb der heißen Gasströmung mit dem Gasraum des Druckgasleistungsschalters in Verbindung steht.

Um den Lichtwellenleiter, aber auch das diesen unter Bildung eines Ringspaltes konzentrisch umgebende Isolierrohr vor einer übermäßigen Erwärmung durch die heißen Schaltgase zu schützen, besteht das den Lichtwellenleiter umgebende Isolierrohr zweckmäßigerweise aus einem wärmebeständigen und gegen zersetztes elektronegatives Gas, insbesondere SF₆, resistenten Isolierstoff, oder aber dieses Isolierrohr besitzt zumindest eine wärmebeständige und gegen zersetztes elektronegatives Gas, insbesondere SF₆, resistente Beschichtung. Hierdurch wird mit dazu beigetragen, daß trotz Anordnung des Lichtwellenleiters im Gasraum des Druckgasleistungsschalters – selbstverständlich können durch das Isolierrohr mehrere Lichtwellenleiter, also ein Lichtwellenleiterbündel, aufgenommen werden – eine von Wärme unbeeinflußte Übertragung der auf Hochspannungspotential gewonnene Meßdaten auf Erdpotential erfolgt. Dabei kann das den Lichtwellenleiter umgebende Isolierrohr bzw. seine Beschichtung vorteilhaft aus PTFE bestehen.

Der Schutz des Lichtwellenleiters vor heißen Schaltgasen kann noch weiter verbessert werden, obwohl diese in abgekühlter Form erst an den Stirnseiten des Isolierrohres den Lichtwellenleiter erreichen, wenn dieser von einem Mantel umgeben ist, der ebenfalls aus einem wärmebeständigen und gegen zersetztes elektronegatives Gas, insbesondere SF₆, resistenten Material besteht, wobei als Material für diesen Mantel PTFE besonders geeignet ist.

Ausgehend von dieser Anordnung des Lichtwellenleiters mit dem diesen unter Bildung eines Ringspaltes konzentrisch umgebenden Isolierrohr innerhalb des Gasraumes des Druckgasleistungsschalters kann der Lichtwellenleiter nunmehr ohne jede Abbiegung mit der auf Hochspannungspotential angeordneten Meßeinrichtung verbunden werden, in dem diese beispielsweise stirnseitig innerhalb des Gasraumes des Druckgasleistungsschalters vorgesehen ist, aber auch aus dem Gasraum heraus in Richtung Erdpotential geführt, also durchgeschleift werden, so daß eine Lichtauskopplung und damit eine Beeinflussung der zu übertragenden Meßdaten vermieden wird. Schnittstellen am Lichtwellenleiter entfallen dabei. Vielmehr kann nunmehr eine Längenanpassung des Lichtwellenleiters bei der Montage des Druckgasleistungsschalters erfolgen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dabei der Lichtwellenleiter mit seinem Mantel an der Stelle seiner Einführung in die Meßeinrichtung und an der Stelle seiner Herausführung aus dem Gasraum von einer elastischen Abdichtung umgeben, durch die der Lichtwellenleiter gleichzeitig fixiert ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere bei dielektrisch hochbeanspruchten Druckgasleistungsschaltern die Unterbrechereinheit exzentrisch innerhalb des den Gasraum begrenzenden Isolators angeordnet und der Lichtwellenleiter außerhalb des notwendigen Isolierabstandes zwischen der Unterbrechereinheit und dem Isolator vorgesehen.

Hierdurch wird auch bei diesen Druckgasleistungsschaltern bei gleichzeitiger Beachtung eines relativ geringen umbauten Raumes für den Druckgasleistungsschalter der Einsatz des er findungsgemäßen Übertragungssystems mit seinen Vorteilen ermöglicht.

Um den Lichtwellenleiter mit seinem Isolierrohr entlang der Führung durch den Gasraum des Druckgasleistungsschalters sicher zu fixieren, steht das den Lichtwellenleiter aufnehmende Isolierrohr über Abstützungen mit der Wandung des Isolators in Verbindung.

Kommt dagegen das erfindungsgemäße Übertragungssystem bei einem Druckgasleistungsschalter zur Anwendung, bei dem die Unterbrechereinheit liegend angeordnet ist, so ist es für eine sichere Fixierung des den Lichtwellenleiter aufnehmenden Isolierrohres ausreichend, wenn dieses auf der Wandung des Isolators, der die Unterbrechereinheit aufnimmt, aufliegt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 einen Druckgasleistungsschalter teilweise im Schnitt mit einem Übertragungssystem für Meßdaten,
2 das Übertragungssystem nach 1 in vergrößerter Darstellung teilweise im Schnitt und
3 den Schnitt eines Druckgasleistungsschalters mit gegenüber 1 veränderter Anordnung der Unterbrechereinheit.
1 zeigt einen Druckgasleistungsschalter, bei dem im Gasraum 1 des Isolators 2 die Unterbrechereinheit 3 angeordnet ist, und bei dem sich an den Isolator 2 ein weiterer, ebenfalls hohl ausgebildeter Isolator 4 anschließt, der von einem auf Erdpotential befindlichen Gehäuse 5 getragen wird, in dem beispielsweise der nicht weiter dargestellte Schalterantrieb angeordnet ist. Auf seiner nach oben gerichteten Seite ist der Isolator 2 und damit der Gasraum 1 durch den Flansch 6 verschlossen, der gleichzeitig den oberen Stroman schluß 7 besitzt. Der untere Stromanschluß 8 gehört zu der Fassung 9, die sowohl den Isolator 2 als auch den Isolator 4 aufnimmt, wobei selbstverständlich Vorkehrungen getroffen sind, um die Stromübertragung zu dem beweglichen Nennstromkontakt 10 und zu dem beweglichen Lichtbogenkontakt 11 zu gewährleisten.
Wie aus der 1 weiterhin hervorgeht, ist sowohl im Bereich des oberen Stromanschlusses 7 als auch im Bereich des unteren Stromanschlusses 8 je eine Meßeinrichtung 12, 13 vorgesehen, von denen beispielsweise die Meßeinrichtung 12 einen Meßwandler zur Ermittlung von Strom- und Spannungsgrößen und Meßeinheiten zur Ermittlung von Temperatur- und Druckwerten, beispielsweise während eines Ausschaltvorganges besitzt.
Um nun die durch die Meßeinrichtung 12 ermittelten Meßdaten vom Hochspannungspotential auf Erdpotential zu übermitteln, ist innerhalb des Gasraumes 1 parallel zu seiner Längsachse 14 ein Lichtwellenleiter 15 angeordnet, der ohne den Isolator 2 herstellungsmäßig zu beeinflussen und ohne Abbiegungen gewährleistet, daß die gewonnenen Meßdaten mit großer Intensität unverfälscht der ebenfalls im Gehäuse 5 vorgesehenen, nicht weiter gezeigten Auswerteeinheit in Form von Lichtimpulsen zugeführt werden.
Der Lichtwellenleiter 15 – es kann auch ein Lichtwellenleiterbündel sein –, ist wie besonders aus 2 hervorgeht, bei seiner Anordnung innerhalb des Gasraumes 1 unter Bildung eines sich in axialer Länge des Lichtwellenleiters 15 erstreckenden Ringspalts 16 konzentrisch von einem Isolierrohr 17 umgeben, durch das der Lichtwellenleiter 15 vor den heißen, aus einem Ausschaltvorgang resultierenden Schaltgasen geschützt ist. Dabei besteht das Isolierrohr 17 aus PTFE und somit aus einem wärmebeständigen und gegen zersetztes SF₆ resistenten Isolierstoff. Damit der Lichtwellenleiter 15 unter Berücksichtigung seiner Anordnung im Gasraum 1 des Druckgasleistungsschalters gekühlt wird, was ebenfalls dazu beiträgt, daß die auf Hochspannungspotential gewonnenen Meßdaten unverfälscht auf Erdpotential transportiert werden, ist der dem Lichtwellenleiter 15 konzentrisch umgebende Ringspalt 16 an den Stirnseiten 18, 19 des Isolierrohres 17 außerhalb der heißen Gasströmung mit dem Gasraum 1 verbunden, so daß der Ringspalt 16, wie durch die Pfeile 20, 21 angedeutet, durch das SF₆ durchströmt wird. Dabei ist aber auch der Lichtwellenleiter 15 von einem Mantel 22 umgeben, der unmittelbar den Lichtwellenleiter 15 zwecks Vermeidung einer Beeinflussung der Datenübertragung schützt und ebenfalls aus PTFE als wärmebeständigem und gegen zersetztes SF₆ resistentem Material besteht.
Besonders aus 2 ist auch entnehmbar, daß das den Lichtwellenleiter 15 aufnehmende Isolierrohr 17 über Abstützungen 23, 24 mit der Wandung 25 des Isolators 2 verbunden und somit in seiner Lage fixiert ist. Andererseits erfolgt eine Fixierung des Lichtwellenleiters 15 mit seinem Mantel 22 an der Stelle seiner Einführung in die Meßeinrichtung 12 und an der Stelle seiner Herausführung aus dem Gasraum 1 durch eine elastische Abdichtung 26, 27, die aufgrund ihrer Elastizität bei Erwärmung des Lichtwellenleiters 15 dafür sorgt, daß eine feste Einspannung des Lichtwellenleiters 15 und damit ein Bruch vermieden wird.
Gemäß 1 ist der Lichtwellenleiter 15 sowohl durch die Meßeinrichtung 13 als auch durch den Isolator 4 durchgeschleift. In der Meßeinrichtung 13 gewonnene Meßdaten können dann bei dieser Ausführung über einen nicht weiter dargestellten, im Isolator 4 angeordneten Lichtwellenleiter der im Gehäuse 5 vorgesehenen Auswerteeinheit zugeführt werden.
3 zeigt, daß die Unterbrechereinheit 3 innerhalb des Gasraumes 1 gegenüber der Längsachse 14 des Isolators 2 und damit des Gasraumes 1 um den Versatz 28 exzentrisch angeordnet ist. Eine derartige Anordnung der Unterbrechereinheit 3 bietet die Möglichkeit, insbesondere bei dielektrisch hochbeanspruchten Druckgasleistungsschaltern den Lichtwellenleiter 15 mit seinem Isolierrohr 17 außerhalb des notwendigen Isolierabstandes 29 zwischen der Unterbrechereinheit 3 und dem Isolator 2 vorzusehen, ohne daß es dabei zu einer erheblichen Vergrößerung des Gasraumes 1 sowie des Isolators 2 und damit des umbauten Raumes des Druckgasleistungsschalters kommt.

Claims

Übertragungssystem für Meßdaten von Druckgasleistungsschaltern, durch das die auf Hochspannungspotential durch eine Meßeinrichtung (12) aufgenommenen Meßdaten durch einen parallel zur Längsachse (14) des Gasraumes (1) des Druckgasleistungsschalters angeordneten Lichtwellenleiter (15) zum Erdpotential übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (15) unter Bildung eines sich in axialer Länge des Lichtwellenleiters (15) erstreckenden Ringspalts (16) konzentrisch von einem in dem Gasraum (1) angeordneten Isolierrohr (17) umgeben ist, dessen den Lichtwellenleiter (15) konzentrisch umgebender Ringspalt (16) an den Stirnseiten (18, 19) des Isolierrohres (17) außerhalb der heißen Gasströmung mit dem Gasraum (1) des Druckgasleistungsschalters in Verbindung steht.
Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtwellenleiter (15) umgebende Isolierrohr (17) aus einem wärmebeständigen und gegen zersetztes elektronegatives Gas, insbesondere SF₆, resistenten Isolierstoff besteht.
Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtwellenleiter (15) umgebende Isolierrohr (17) eine wärmebeständigen und gegen zersetztes elektronegatives Gas, insbesondere SF₆, resistente Beschichtung besitzt.
Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtwellenleiter (15) umgebende Isolierrohr (17) bzw. seine Beschichtung aus PTFE besteht.
Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (15) von einem Mantel (22) umgeben ist, der aus einem wärmebeständigen und gegen zersetztes elektronegatives Gas, insbesondere SF₆, resistenten Material besteht.
Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Lichtwellenleiter umgebende Mantel (22) aus PTFE besteht.
Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (15) mit seinem Mantel (22) an der Stelle seiner Einführung in die Meßeinrichtung (12) und an der Stelle seiner Herausführung aus dem Gasraum (1) von einer elastischen Abdichtung (26, 27) umgeben ist, durch die der Lichtwellenleiter (15) gleichzeitig fixiert ist.
Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei dielektrisch hochbeanspruchten Druckgasleistungsschaltern die Unterbrechereinheit (3) exzentrisch innerhalb des den Gasraum (1) begrenzenden Isolators (2) angeordnet und der Lichtwellenleiter (15) außerhalb des notwendigen Isolierabstandes (29) zwischen der Unterbrechereinheit (3) und dem Isolator (2) vorgesehen ist.
Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei liegender Anordnung der Unterbrechereinheit (3) und damit des Isolators (2) das den Lichtwellenleiter (15) aufnehmende Isolierrohr (17) auf der Wandung (25) des Isolators (2) aufliegt.
Übertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtwellenleiter (15) aufnehmende Isolierrohr (17) über Abstützungen (23, 24) mit der Wandung (25) des Isolators (2) in Verbindung steht.