DE19809839A1

DE19809839A1 - Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage mit gasgefüllten Behältern

Info

Publication number: DE19809839A1
Application number: DE19809839A
Authority: DE
Inventors: Thilo Affolder; Andreas Beyer; Klaus Bickel; Stefan Hohmann; Wolfgang Jung; Claus Kress; Jens Meyer; Rainer Poth; Kurt Schmidt; Peter Schmitt; Peter Siegert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-09
Also published as: EP1060548A1; CN1227983A; IL138215A; IL138215A0; KR20010041540A; TR200003221T2; CN1174530C; TW425742B; KR100588769B1; ID26499A; WO1999045617A1; MY130210A

Description

Die Erfindung betrifft metallgekapselte, gasisolierte Schalt anlagen, insbesondere Schaltanlagen der Mittelspannungstech nik, mit in gasgefüllten Behältern gemeinsam angeordneten Dreistellungsschaltern und mit Leistungsschaltern, insbeson dere mit Vakuum-Leistungsschaltern, wobei die Behälter Durch führungen zur Verbindung der Dreistellungsschalter mit außer halb der Behälter angeordneten Sammelschienen und Durchfüh rungen zur Verbindung der Leistungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Kabelanschlüssen der Schaltanlagen auf weisen.

Schaltanlagen der eingangs definierten Art sind u. a. durch die DE 44 45 061 A1 bekannt geworden. In dem gasgefüllten Be hälter sind der Dreistellungsschalter und die Leistungsschal ter, die hier als Vakuumschütze ausgeführt sind, gemeinsam untergebracht.

Die Verbindungen der in den Behältern liegenden Dreistel lungsschalter mit den vollständig außerhalb der Behälter an geordneten Sammelschienen erfolgt über sogenannte Durchfüh rungen, die den Behälter im oberen Bereich gasdicht durch dringen. Für die ebenfalls von außen zugeführten Kabelan schlüsse sind weitere Durchführungen im unteren Bereich der Behälter vorhanden, während Kabelsteckeranschlüsse über frontseitige gasdichte Durchführungen zugänglich sind. Dabei trägt jeder der Behälter in der Regel mindestens sechs gasdicht eingeschweißte Durchführungen, auf die sich die Ka belsteckeranschlüsse beispielsweise über Außenkonussysteme direkt aufstecken lassen. An die Kabelsteckeranschlüsse kön nen dann je nach Bedarf auch Überspannungsableiter oder Ka belprüfgeräte angeschlossen werden.

Die Behälter dieser Anlagen sind also hermetisch verschweißt und dementsprechend ohne Dichtungen metallisch verschlossen. Bei verschweißten Schaltanlagen dieser Art sind sehr hohe An forderungen an die Konstruktion und die fertigungsbegleitende Qualitätskontrolle gestellt, da auftretende Fehler sowohl in der Phase der Endprüfungen als auch später im laufenden Be trieb sehr aufwendige Instandsetzungsarbeiten erfordern bzw. in schwerwiegenden Fällen den kompletten Ersatz eines oder mehrerer Schaltfelder einer Schaltanlage nach sich ziehen können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das Konzept dieser metallgekapselten, gasisolierten Schaltanla gen hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung erheblich zu verbessern und darüber hinaus insbesondere auch die Handha bungen bei auftretenden Fehlern zu vereinfachen ohne jedoch die sehr vorteilhaften Eigenarten dieser Schaltanlagen hin sichtlich ihrer Lebensdauer und ihren hohen Betriebszuverläs sigkeit einzuschränken.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale

1.1 die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder realisiert,
1.2 die modularstrukturierten Schaltfelder weisen jeweils einen die Dreistellungsschalter und die Sammelschienen gemeinsam aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen er sten Schalterraum und einen die Leistungsschalter auf nehmenden, hermetisch abgeschlossenen zweiten Schalter raum auf,
1.3 in den Schaltfeldern sind die Dreistellungsschalter mit einer Schubstange gesteuert nebeneinander und die Lei stungsschalter hintereinander angeordnet,
1.4 der erste Schalterraum des Schaltfeldes ist nach außen hin durch eine druckmindernde und störlichtbogenfeste Feldabdeckung mit nach oben freien Luftaustritt be grenzt,
1.5 die Durchführungen sind durch gasdichte Modulkupplungs einrichtungen oder durch gasdichte Kabeldurchführungen realisiert, wobei
der erste und der zweite Schalterraum jeweils mit einer der Anzahl von Dreistellungsschaltern entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen verbunden sind und der zweite Schalterraum jeweils mit einer der Anzahl von Leistungsschaltern entsprechenden Zahl von Kabeldurch führungen ausgestattet ist,

erreicht.

Mit dem neuen, modularstrukturierten Schaltfeldern, in denen die Dreistellungsschalter und die Sammelschienen im Bereich ihrer elektrischen Verbindungen jeweils in einem ersten, her metisch abgeschlossenen Schalterraum und die Leistungsschal ter - von diesen Komponenten getrennt - in einem zweiten, hermetisch abgeschlossenen, Schalterraum untergebracht sind, lassen sich die Schaltanlagen in Funktionseinheiten fertigen und warten, die insgesamt weniger komplex sind.

Unter hermetisch abgeschlossene Schalterräume sind in diesem Zusammenhang vorzugsweise elektrisch verschweißte, dichtungs lose Behälter zu verstehen.

Die Schalterräume werden dabei in besonders vorteilhafter Weise mit Durchführungen versehen, die als gasdichte Modul kupplungseinrichtungen die Montage und die Demontage dieser Schaltanlagen praktisch ohne zusätzliche Aufwendungen im Zu sammenhang mit den Isoliergasen ermöglichen. Dies trifft ins besondere auch für das Auswechseln von einzelnen Komponenten der Schaltanlagen, wie beispielsweise den Dreistellungsschal tern oder den Leistungsschaltern, im Störungsfall zu, bei de nen gegenüber den bekannten Schaltanlagen lediglich nur der defekte Teil ausgewechselt wird. Der Einsatz einheitlicher Modulkupplungseinrichtungen als gasdichtes Bindeglied zwi schen den verschiedenen Schalterräumen ermöglicht den modu larstrukturierten Aufbau der Schaltfelder in besonders einfa cher Weise. Durch die im ersten Schalterraum nebeneinander angeordneten Dreistellungsschalter, die in Drehebene ihrer Kontakte parallel zur Frontseite des Schalterfeldes angeord net sind und damit entsprechen geringes Einbauvolumen benöti gen, lassen sich diese gemeinsam durch relativ einfacher Steuerungsmechanismen mit eine Schubstange betätigen. Dem gleichen Ziel dient auch die Hintereinanderanordnung der Lei stungsschalter im zweiten Schalterraum.

Durch die den ersten Schalterraum nach oben begrenzende Feld abdeckung und dem Druckentlastungskanal der Schaltfelder sind trotz der kompakten Bauweise dieser Schaltanlagen die Sicher heitsanforderungen für den Personenschutz erfüllt.

Geringfügig abgewandelte metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen sehen die Merkmale

2.1 die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder realisiert,
2.2 die modularstrukturierten Schaltfelder weisen jeweils einen die Dreistellungsschalter und die Sammelschienen gemeinsam aufnehmenden, hermetisch abgeschlossenen er sten Schalterraum und einen die Leistungsschalter auf nehmenden, hermetisch abgeschlossenen zweiten Schalter raum auf,
2.3 in den Schaltfeldern sind die Dreistellungsschalter mit einer Schubstange gesteuert nebeneinander und die Lei stungsschalter hintereinander angeordnet,
2.4 der erste Schalterraum des Schaltfeldes ist nach außen hin durch eine druckmindernde und störlichtbogenfeste Feldabdeckung mit nach oben freien Luftaustritt be grenzt,
2.5 die Durchführungen sind durch gasdichte Modulkupplungs einrichtungen oder durch gasdichte Kabeldurchführungen realisiert, wobei
der erste und der zweite Schalterraum jeweils mit einer der Anzahl von Dreistellungsschaltern entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen verbunden sind und der zweite Schalterraum jeweils mit einer der Anzahl von Leistungsschaltern (LS) entsprechenden Zahl von Modul kupplungseinrichtungen ausgestattet ist,
2.6 die Modulkupplungseinrichtungen des zweiten Schalterrau mes (sind mit einem dritten Schalterraum verbunden, der mit einer der Anzahl von Kabelanschlüssen entsprechenden Zahl von gasdichten Kabeldurchführungen ausgestattet,

vor.

Diese Schaltanlagen unterscheiden sich von den erstgenannten im wesentlichen durch den zusätzlich vorgesehenen dritten Schalterraum, in dem die Kabelanschlüsse - getrennt von den Leistungsschaltern - untergebracht sind. Wie beim ersten Schaltanlagentyp werden auch hier die Schalterräume, in die sem Fall die zweiten und dritten Schalterräume, gasdicht mit den Modulkupplungseinrichtungen verbunden, so daß sich die eingangs erwähnten Vorteile verstärkt auf diese Schaltlagen auswirken. Zu Meßzwecken können die Modulkupplungseinrichtun gen außerhalb der Schalterräume leicht zugänglich mit ent sprechenden Wandlereinrichtungen ausgestattet sein.

Gemäß vorteilhafter Ausgestaltungen dieser Erfindung können die Kabeldurchführungen sowohl Innenkonusanschlüsse gemäß Pa tentanspruch 3 als auch Außenkonusanschlüsse gemäß Patentan spruch 4 enthalten.

Bei metallgekapselten, gasisolierten Schaltanlagen, deren Schaltfelder funktionell zu sogenannten Längskupplungen zu sammengeschaltet sind, sind gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Merkmale

5. die Schaltfelder einer Schaltanlage sind mit einer der Anzahl von Sammelschienen entsprechenden Zahl von, gas dichten Feldkupplungseinrichtungen verbunden,
5. die Feldkupplungseinrichtungen sind mit den Modulkupp lungseinrichtungen baugleich, vorgesehen.

Die Modulkupplungseinrichtungen gleicher Bauart ermöglichen es in einfacher Weise ohne Aufwand die so modularstrukturier ten Schaltfelder zu den verschiedenartigsten Schaltanlagenva rianten zusammenzufügen.

Die Erfindung wird durch figürlich dargestellte, stark ver einfachte Ausführungsbeispiele in zwei Figuren näher erläu tert, wobei die

Fig. 1 in der rechten Frontansicht eine mögliche Ausgestal tung einer Schaltanlage mit zwei getrennten Schalter räumen zeigt, die, wie aus der links gezeigten Sei tenansicht ersichtlich, als Schaltanlage mit einer Längskupplung ausgeführt ist, während die

Fig. 2 eine modifizierte Schaltanlage mit drei voneinander unabhängigen Schalträumen abbildet.

Die Fig. 1 stellt eine metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage in der Front- und Seitenansicht dar, die das Schaltfeld SF und ein weiteres Schaltfeld SFn zur Ausbildung einer Anlagenvariante mit einer Längskupplung enthält. Im Schaltfeld SF sind im oberen Bereich desselben der erste her metisch abgeschlossene Schalterraum R1 mit den darin befind lichen, mittels Schubstange SG steuerbaren Dreistellungs schaltern DS . . . und den entsprechenden Sammelschienen SS . . . sowie im unteren Bereich desselben der zweite, hermetisch ab geschlossene Schalterraum R2 mit den darin befindlichen Lei stungsschaltern LS, Kabeldurchführungen KD und Steckerbuchsen SB vorgesehen. Weiterhin ist ersichtlich, daß der erste Schalterraum R1 oben durch die störlichtbogenfeste Feldab deckung SA begrenzt ist, die in Verbindung mit dem durch das Schalfeld SF hindurchführenden Druckentlastungskanal DK in einem Störfall die heizen Gase gezielt aus dem Schaltfeld SF in Pfeilrichtung nach oben herausführt. Mit den Streckmetall einsätzen SM innerhalb der Feldabdeckung SA ist angedeutet, daß damit im Zusammenhang damit auch ein entsprechender Wär meabbau erfolgt, so daß die Personensicherheit im Störfall voll wirksam ist. Erkennbar sind darüber hinaus mehrere Mo dulkupplungseinrichtungen, von denen zur besseren Übersicht nur eine Modulkupplungseinrichtung mit MK bezeichnet ist, die den ersten und den zweiten Schalterraum R1, R2 derart mitein ander verbinden, daß zwischen den hermetisch abgeschlossenen Schalterräumen R1, R2 sowohl im montierten als auch im demon tierten Zustand des Schaltfeldes SF kein Gasaustausch zwi schen diesen Schalterräumen R1, R2 wirksam werden kann. Mit diesen Modulkupplungseinrichtungen MK ist sichergestellt, daß dadurch sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage im Wartungsfall keine gasbedingten Zusatzaufwendungen mehr er forderlich sind.

Die Modulkupplungseinrichten MK sind derart konzipiert, daß sie bedarfsweise als Ringkernwandler ausgeführte Stromwandler SW - wie angedeutet - aufnehmen können.

Links neben der Frontansicht des Schaltfeldes SF ist dasselbe und ein zusätzliches weiteres Schaltfeld SFn in der Seitenan sicht erkennbar, wie sie zur Realisierung einer Schaltanlage mit einer Längskupplung vorgesehen sind. Neben den Verbindun gen der beiden Schalterräume R1, R2 mit den Modulkupplungs einrichtungen, von denen zur besseren Übersicht nur eine Mo dulkupplungseinrichtung mit MK bezeichnet ist, ist ersicht lich, daß das Schaltfeld SF mit dem weiteren Schaltfeld SFn über Feldkupplungseinrichtungen, hier ist nur eine einzige dargestellt und mit FK bezeichnet, verbunden ist. Diese Feld kupplungseinrichtungen FK weisen die gleichen Eigenschaften wie die Modulkupplungseinrichtungen MK auf und sind mit denen baugleich und können zu Meßzwecken in gleicher Weise mit Stromwandlern SW - wie angedeutet - ausgestattet sein.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage, bei der im Schaltfeld SF gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Schaltanlage die Kabeldurchführungen KD in einem gesonderten dritten Schalterraum R3 untergebracht sind. Wie ersichtlich, ist der zweite Schalterraum R2 sowohl mit dem erste Schalterraum R1 als auch mit dem dritten Schal terraum R3 durch die Modulkupplungseinrichtungen MK verbun den. Damit lassen sich im Bedarfsfall auch die Kabeldurchfüh rungen KD ohne Eingriffe in den ersten und zweiten gasgefüll ten Schalterraum R1, R2 ersetzen.

Claims

1. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen, insbesondere Schaltanlagen der Mittelspannungstechnik, mit in gasgefüllten Behältern gemeinsam angeordneten Dreistellungsschaltern und mit Leistungsschaltern, insbesondere mit Vakuum-Leistungs schaltern, wobei die Behälter Durchführungen zur Verbindung der Dreistellungsschalter mit außerhalb der Behälter angeord neten Sammelschienen und Durchführungen zur Verbindung der Leistungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Ka belanschlüssen der Schaltanlagen aufweisen, gekennzeichnet durch die Merkmale

1.1 die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder (MS) realisiert,
1.2 die modularstrukturierten Schaltfelder (SF) weisen je weils einen die Dreistellungsschalter (DS) und die Sam melschienen (SS) gemeinsam aufnehmenden, hermetisch ab geschlossenen ersten Schalterraum (R1) und einen die Leistungsschalter (LS) aufnehmenden, hermetisch abge schlossenen zweiten Schalterraum (R2) auf,
1.3 in den Schaltfeldern (SF) sind die Dreistellungsschalter (DS) mit einer Schubstange (SG) gesteuert nebeneinander und die Leistungsschalter (LS) hintereinander angeord net,
1.4 der erste Schalterraum (R1) des Schaltfeldes (SF) ist nach außen hin durch eine druckmindernde und störlicht bogenfeste Feldabdeckung (SA) mit nach oben freien Luf taustritt begrenzt,
1.5 die Durchführungen sind durch gasdichte Modulkupplungs einrichtungen (MK) oder durch gasdichte Kabeldurchfüh rungen (KD) realisiert, wobei
der erste und der zweite Schalterraum (R1 und R2) je weils mit einer der Anzahl von Dreistellungsschaltern (DS) entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen (MK) verbunden sind und der zweite Schalterraum (R2) je weils mit einer der Anzahl von Leistungsschaltern (LS) entsprechenden Zahl von Kabeldurchführungen (KD) ausge stattet ist.

2. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen, insbesondere Schaltanlagen der Mittelspannungstechnik, mit in gasgefüllten Behältern gemeinsam angeordneten Dreistellungsschaltern und Leistungsschaltern, insbesondere mit Vakuum-Leistungsschal tern, wobei die Behälter Durchführungen zur Verbindung der Dreistellungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Sammelschienen und Durchführungen zur Verbindung der Lei stungsschalter mit außerhalb der Behälter angeordneten Kabe lanschlüssen der Schaltanlagen aufweisen, gekennzeichnet durch die Merkmale

2.1 die Schaltanlagen sind durch modularstrukturierte Schaltfelder (MS) realisiert,
2.2 die modularstrukturierten Schaltfelder (SF) weisen je weils einen die Dreistellungsschalter (DS) und die Sam melschienen (SS) gemeinsam aufnehmenden, hermetisch ab geschlossenen ersten Schalterraum (R1) und einen die Leistungsschalter (LS) aufnehmenden, hermetisch abge schlossenen zweiten Schalterraum (R2) auf,
2.3 in den Schaltfeldern (SF) sind die Dreistellungsschalter (DS) mit einer Schubstange (SG) gesteuert nebeneinander und die Leistungsschalter (LS) hintereinander angeord net,
2.4 der erste Schalterraum (R1) des Schaltfeldes (SF) ist nach außen hin durch eine druckmindernde und störlicht bogenfeste Feldabdeckung (SA) mit nach oben freien Luft austritt begrenzt,
2.5 die Durchführungen sind durch gasdichte Modulkupplungs einrichtungen (MK) oder durch gasdichte Kabeldurchfüh rungen (KD) realisiert, wobei der erste und der zweite Schalterraum (R1 und R2) je weils mit einer der Anzahl von Dreistellungsschaltern (DS) entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen (MK) verbunden sind und der zweite Schalterraum (R2) je weils mit einer der Anzahl von Leistungsschaltern (LS) entsprechenden Zahl von Modulkupplungseinrichtungen (MK) ausgestattet ist,
2.6 die Modulkupplungseinrichtungen (MK) des zweiten Schal terraumes (R2) sind mit einem dritten Schalterraum (R3) verbunden, der mit einer der Anzahl von Kabelanschlüssen entsprechenden Zahl von gasdichten Kabeldurchführungen (KD) ausgestattet ist.

3. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen nach Patent anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal

3.1 die Kabeldurchführungen (KD) sind mit integrierten In nenkonusanschlüssen ausgestattet.

4. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen nach Patent anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal

4.1 die Kabeldurchführungen (KD) sind mit integrierten Au ßenkonusanschlüssen ausgestattet.

5. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen nach Patent anspruch 1, den Patentansprüchen 1 und 2 bzw. 1 und 3, gekennzeichnet durch die Merkmale

5.1 die Schaltfelder (SF) einer Schaltanlage (SA) sind mit einer der Anzahl von Sammelschienen entsprechenden Zahl von, gasdichten Feldkupplungseinrichtungen (FK) verbun den,

5. die Feldkupplungseinrichtungen (FK) sind mit den Modul kupplungseinrichtungen (MK) baugleich.