DE19957392A1 - Gas insulated, three-phase encapsulated switching system for power distribution system - Google Patents

Gas insulated, three-phase encapsulated switching system for power distribution system

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Abstract

The switching system has an essentially cylindrical capsule housing (2) which transitions into a transverse cylinder (21) at the end which accepts a bus rail. The transverse cylinder has end flanges (22) for attachment of plate-shaped insulators (9) carrying the phase conductors (8). Each current connector is a plug connector mounted on the head region of a conical insulator at the input end of the housing with an associated current and/or voltage converter (10,11)

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Energieverteilung und ist bei der konstruktiven Gestaltung einer gasisolierten, dreiphasig gekapselten Schaltanlage anzuwenden, bei der meh­ rere Anlagenkomponenten in einem metallenen Kapselungsgehäuse axial hintereinander angeordnet sind.The invention is in the field of energy distribution and is in the constructive design of a gas-insulated, three-phase encapsulated switchgear to apply, in which meh Other system components in a metal encapsulation housing are arranged axially one behind the other.

Der Aufbau gasisolierter, gekapselter Schaltanlagen hängt u. a. von der Nennspannung ab, mit der derartige Anlagen be­ trieben werden. Während auf den Spannungsebenen über 150 kV- Anlagen mit getrennter Kapselung der einzelnen Phasen üblich sind, sind im Mittelspannungsbereich bis 36 kV dreiphasig ge­ kapselte Anlagen gebräuchlich. Auf den unteren Hochspan­ nungsebenen 72 bis 145 kV werden sowohl ein- als auch drei­ phasig gekapselte Anlagen eingesetzt.The construction of gas-insulated, enclosed switchgear hangs u. a. from the nominal voltage with which such systems be be driven. While at the voltage levels over 150 kV Systems with separate encapsulation of the individual phases are common are three-phase in the medium voltage range up to 36 kV encapsulated systems in use. On the lower high chip voltage levels 72 to 145 kV are both one and three encapsulated systems are used.

Sowohl bei den einphasig als auch bei den dreiphasig gekap­ selten Hochspannungs-Schaltanlagen ist es üblich, die einzel­ nen Anlagenkomponenten wie Sammelschiene, Sammelschienentren­ ner, Erdungsschalter, Leistungsschalter, Stromwandler, Span­ nungswandler und Kabelabgang als einzelne, mit einem rohrar­ tigen Kapselungsgehäuse versehene Bausteine auszubilden, die an den Rohrenden und gegebenenfalls auch an den Mantelflächen mit Anschlußflanschen versehen sind. Die Innenräume dieser Bausteine werden durch Schottisolatoren voneinander getrennt.Both in the single-phase and in the three-phase kap Rarely high-voltage switchgear, it is common for the individual system components such as busbars, busbar centers ner, earthing switch, circuit breaker, current transformer, span voltage converter and cable outlet as single, with one tube form encapsulated housing provided modules that at the pipe ends and possibly also on the outer surfaces are provided with connecting flanges. The interiors of this Components are separated from each other by bulkhead isolators.

Man ist auch schon dazu übergegangen, zwei Anlagenkomponenten wie beispielsweise Sammelschiene und Trennschalter und gege­ benenfalls Erdungsschalter oder Leistungsschalter und Strom­ wandler in einem gemeinsamen Gasraum anzuordnen (DE 36 21 268 A1, "Elektrie", 1994, Heft 10, Seite 368 bis 371; "etz", 1994, Seiten 18 bis 23). - Bei Mittelspannungsschaltanlagen ist es auch üblich, mehr als zwei Anlagenkomponenten in einem gemeinsamen, von einem metallenen Gehäuse begrenzten Gasraum anzuordnen. Bei einer bekannten Schaltanlage dieser Art (DE 34 36 173 A1) sind in dem Metallgehäuse für jede Phase axial hintereinander ein als Kapselungsdurchführung gestalte­ ter Stromanschluß, ein Leistungsschalter und ein kombinierter Trenn-Erdungsschalter angeordnet; im Anschluß an die kombi­ nierten Trenn-Erdungsschalter verläuft quer zu der Achse "Stromanschluß-Leistungsschalter-Trenn/Erdungs-Schalter" eine Sammelschiene, deren Phasenleiter einzeln an dem Metallge­ häuse abgestützt sind. Bei dieser Anlage ist der bewegbare, als Schaltmesser ausgebildete Schaltkontakt jedes Trenn/Erdungs-Schalters mit einem zum jeweiligen Leistungs­ schalter führenden Verbindungsleiter verbunden; weiterhin ist jedem Leistungsschalter ein quer zur axialen Anordnung der Anlagenkomponenten verlaufender Antriebsmechanismus zugeord­ net. Dieser Antriebsmechanismus dient zum Antrieb eines quer zu der Anlagenachse verlaufenden Kontaktstückes, wobei für den eigentlichen Leistungsschalter ein eigener, von außen ge­ trennt zugänglicher Gasraum vorgesehen ist.One has already gone over to two system components such as busbars and disconnectors and gege if necessary, earthing switch or circuit breaker and current to arrange transducers in a common gas space (DE 36 21 268 A1, "Elektrie", 1994, Issue 10, pages 368 to 371; "etz", 1994, pages 18 to 23). - With medium voltage switchgear  it is also common to have more than two system components in one common gas space delimited by a metal housing to arrange. In a known switchgear of this type (DE 34 36 173 A1) are in the metal housing for each phase axially one behind the other as a encapsulation ter power connection, a circuit breaker and a combined Disconnect earthing switch arranged; following the combi The isolating earthing switch runs across the axis "Power Circuit Breaker Disconnect / Ground Switch" One Busbar, whose phase conductors are individually connected to the metal are supported. With this system, the movable, Switch contact designed as switching knife each Disconnect / earthing switch with one for each power switch leading connecting conductor connected; continues to be each circuit breaker a transverse to the axial arrangement of the System components running drive mechanism assigned net. This drive mechanism is used to drive a cross to the contact axis extending contact piece, whereby for the actual circuit breaker its own, from the outside separable accessible gas space is provided.

Ausgehend von einer Schaltanlage mit den Merkmalen des Ober­ begriffes des Schutzanspruches 1 liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, diese Anlage so auszugestalten, daß sie für Hochspannungszwecke, vorzugsweise für die untere Hochspan­ nungsebene (72 bis 145 kV) eingesetzt werden kann und sich da­ bei durch einen möglichst kleinen Raumbedarf und leichte Mon­ tierbarkeit auszeichnet.Starting from a switchgear with the features of the waiter Concept of protection claim 1, the invention is on was based on designing this system in such a way that it could be used for High voltage purposes, preferably for the lower high chip voltage level (72 to 145 kV) can be used and there with the smallest possible space requirement and light mon distinguishability.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung folgende Maßnahmen vorgesehen:
The following measures are provided according to the invention to achieve this object:

  • 1. Das Kapselungsgehäuse ist im wesentlichen zylindrisch aus­ gebildet und geht an dem die Sammelschiene aufnehmenden Ende in einen quer dazu verlaufenden Zylinder über, der beidendig mit Flanschen zur Fixierung von scheibenförmi­ gen, die Phasenleiter tragenden Schottisolatoren versehen ist.1. The encapsulation housing is essentially cylindrical formed and goes on the receiving the busbar End in a transverse cylinder, the both ends with flanges for fixing disc-shaped  gene, the phase conductors bulkhead insulators is.
  • 2. Der Stromanschluß des jeweiligen Leistungsschalters ist als Steckanschluß ausgebildet und ist im Kopfbereich eines konischen, am einführungsseitigen Ende des Kapselungsge­ häuses angeordneten Isolators angeordnet; dabei ist dem Stromanschluß ein Strom- und/oder Spannungswandler zuge­ ordnet.2. The power connection of the respective circuit breaker is designed as a plug connection and is in the head area conical, at the insertion end of the encapsulation ge arranged arranged insulator; there is that Power connection a current and / or voltage converter supplied arranges.
  • 3. Die Leistungsschalter sind als parallel zur Achse des Kap­ selungsgehäuses verlaufende und auf die Isolatoren aufge­ setzte Schaltkammern ausgebildet.3. The circuit breakers are considered parallel to the axis of Chap selungsgehäuses running and on the insulators set switching chambers trained.
  • 4. Jeder Trenn/Erdungs-Schalter weist als Schaltelement einen Schubkontakt auf.4. Each disconnect / earthing switch has a switching element Push contact.

Eine derartige Schaltanlage zeichnet sich durch ein gemeinsa­ mes Feldgehäuse für die Sammelschiene, den Sammelschienen­ trenner, den Arbeitserder, den Leistungsschalter, den Strom­ anschluß und die Wandler aus, so daß die Schaltanlage nur einen Feldgasraum ohne Schottung zur Sammelechiene aufweist. Die Anlage kann dabei stehend mit einer oben liegenden, quer zur Gehäuseachse verlaufenden Einfachsammelschiene angeordnet werden. - Bei einer derartigen Ausgestaltung wird die Baulän­ ge der Anlage u. a. dadurch kurzgehalten, daß die Strom- und/oder Spannungswandler der Kabeleinführung direkt zugeord­ net, d. h. konzentrisch dazu angeordnet sind und daß als kom­ binierter Trenn-Erdungs-Schalter ein solcher Schalter verwen­ det wird, der als Schaltelement einen Schubkontakt aufweist. Derartige Schalter sind an sich bekannt (DE 196 32 574 A1, DE 198 25 386). - Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Schalt­ anlage kann im Störungsfall innerhalb eines Schaltfeldes durch einfachen Austausch gegen eine Reserveanlage ausge­ tauscht werden.Such a switchgear is characterized by a common with field housing for the busbar, the busbars isolator, the working earth, the circuit breaker, the current connection and the converter off, so that the switchgear only has a field gas space without partitioning to the collecting rail. The system can stand upright with an overhead, transverse arranged to the housing axis single busbar become. - With such a configuration, the building site ge of the plant u. a. kept short by the fact that the electricity and / or voltage transformers directly assigned to the cable entry net, d. H. are arranged concentrically and that as kom Binary isolating-earthing switch use such a switch det, which has a sliding contact as a switching element. Such switches are known per se (DE 196 32 574 A1, DE 198 25 386). - A switching constructed according to the invention In the event of a fault, the system can operate within a control panel by simply exchanging it for a reserve system be exchanged.

Als weitere Ausgestaltung einer gemäß der Erfindung ausgebil­ deten Schaltanlage kann man vorsehen, die Isolatoren und die von ihnen getragenen Schaltkammern gleichmäßig verteilt auf einem Teilkreis des Kapselungsgehäuses anzuordnen. Damit er­ gibt sich auch für die Leistungsschalter eine Systemanordnung im Dreieck, wodurch das Metallgehäuse einen relativ kleinen Durchmesser aufweist. - Die Anordnung von Stromanschlüssen in Form eines im Kopfbereich mit einem Steckanschluß versehenen konischen Isolators ist an sich bekannt (Zeitschrift "etz", Heft 21, 1998, Seite 46; DE 36 11 463 A1; Zeitschrift "Elek­ trizitätswirtschaft", 1982, Heft 20, Seite 683 bis 685 sowie Zeitschrift "Elektrie", 1994, Heft 10, Seiten 368 bis 371). In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, in den Isolator des Stromanschlusses einen Strom- oder Spannungswandler zu integrieren.As a further embodiment of a training according to the invention Deten switchgear can provide the isolators and  switching chambers carried by them evenly distributed on to arrange a pitch circle of the encapsulation housing. So that he there is also a system arrangement for the circuit breakers in a triangle, which makes the metal case a relatively small one Has diameter. - The arrangement of power connections in Form of a plug connection provided in the head area conical isolator is known per se (magazine "etz", Issue 21, 1998, page 46; DE 36 11 463 A1; Magazine "Elek trizitätswirtschaft ", 1982, volume 20, pages 683 to 685 and Magazine "Elektrie", 1994, Issue 10, pages 368 to 371). In this context it is also known in the isolator of the power connection to a current or voltage converter integrate.

Auch Leistungsschalter, die als Schaltkammern ausgebildet sind und parallel zur Achse eines zylindrischen Kapselungsge­ häuses verlaufen, sind bekannt (DE 31 05 962 C1, DE-Z "Sie­ mens-Energietechnik", 1983, Heft 6, S. 314). Ebenso ist es bekannt, das Schaltelement dieser Schaltkammern direkt oder über Hebelgetriebe entweder an einen koaxial angeordneten oder an einen radial angeordneten Antrieb anzukoppeln.Also circuit breakers designed as interrupters are and parallel to the axis of a cylindrical encapsulation Ge course, are known (DE 31 05 962 C1, DE-Z "you mens-Energietechnik ", 1983, volume 6, p. 314). It is the same known, the switching element of these switching chambers directly or via lever gear either to a coaxially arranged or to couple to a radially arranged drive.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Schaltanlage ist in der Fi­ gur dargestellt.An embodiment of the new switchgear is in the Fi shown gur.

Die in der Figur gezeigte Schaltanlage 1 weist ein metallenes Kapselungsgehäuse 2 auf, das längs einer Achse A im wesentli­ chen zylindrisch ausgebildet ist. Lediglich am oberen Ende geht das Metallgehäuse in einen quer zur Achse A liegenden Zylinder 21 über, der mit zwei Anschlußflanschen 22 versehen ist. An diese Anschlußflansche 22 ist jeweils ein Schottiso­ lator 9 angeflanscht, wobei in diese Schottisolatoren Durch­ führungen für die drei Phasenleiter einer Sammelschiene ein­ gelassen sind. An diesen Durchführungen sind Teilleiterstücke 8 der einzelnen Phasenleiter befestigt, und zwar am linken Ende kraftschlüssig und am rechten Ende steckbar.The switchgear 1 shown in the figure has a metallic encapsulation housing 2 , which is cylindrical along an axis A in wesentli Chen. Only at the upper end does the metal housing merge into a cylinder 21 lying transversely to the axis A, which cylinder is provided with two connecting flanges 22 . A Schottiso lator 9 is flanged to each of these connection flanges 22 , with guides for the three phase conductors of a busbar being let into these bulkhead insulators. Subconductor pieces 8 of the individual phase conductors are fastened to these bushings, namely non-positively at the left end and pluggable at the right end.

Jedem Phasenleiter der Sammelschiene ist ein an sich be­ kannter kombinierter Trenn-Erdungs-Schalter 6 zugeordnet, dessen Schaltelement 7 als zweiteiliger Schubkontakt ausge­ bildet ist. Von dem kombinierten Trenn-Erdungs-Schalter führt jeweils ein Verbindungsleiter 6 zu einer Schaltkammer 4, die den eigentlichen Leistungsschalter darstellt. Drei derartige Schaltkammern sind gleichmäßig auf einem Teilkreis um die Achse A des zylindrischen Metallgehäuses 22 verteilt angeord­ net. Sie ruhen hierzu an ihrem unteren Ende auf drei koni­ schen Isolatoren 3, die im Fußbereich des Kapselungsgehäuses 2 angeordnet sind. Diese Isolatoren 3 sind im Innern so ge­ staltet, daß sie entsprechend zubereitete Kabelenden oder Leiterdurchführungen steckbar aufnehmen können und weisen hierzu in an sich bekannter Weise eine in den Kopfbereich dichtend eingelassene Steckverbindung auf, die mit dem einen Pol des in der Schaltkammer 4 angeordneten Leistungsschalters verbunden ist. Auf die Fußbereiche der Isolatoren 3 sind Strom- und/oder Spannungswandler 10 bzw. 11 aufgesetzt.Each phase conductor of the busbar is assigned a known isolating / earthing switch 6 , the switching element 7 of which is formed as a two-part sliding contact. A connecting conductor 6 leads from the combined disconnecting-earthing switch to a switching chamber 4 , which represents the actual circuit breaker. Three such switching chambers are evenly distributed on a pitch circle around the axis A of the cylindrical metal housing 22 angeord. They rest on their lower end on three conical isolators 3 , which are arranged in the foot region of the encapsulation housing 2 . These insulators 3 are designed in the interior so that they can accommodate appropriately prepared cable ends or conductor bushings and for this purpose have, in a manner known per se, a sealingly inserted plug connection in the head region, which is connected to the one pole of the circuit breaker 4 arranged in the circuit breaker is. Current and / or voltage transformers 10 and 11 are placed on the base regions of the insulators 3 .

Zum Antrieb der bewegbaren Schalterteile in den Schaltkammern 4 ist ein Antriebsmechanismus 5 in Form eines schematisch an­ gedeuteten Hebelgetriebes vorgesehen, der im Drehpunkt D von einem außerhalb des Kapselungsgehäuses 2 angeordneten Antrieb in Bewegung gesetzt wird. Der Antriebsmechanismus 5 verläuft dabei quer zu der längs der Achse A vorgesehenen Anordnung der einzelnen Anlagenkomponenten.To drive the movable switch parts in the switching chambers 4 , a drive mechanism 5 is provided in the form of a schematically interpreted lever gear, which is set in motion in the pivot point D by a drive arranged outside the encapsulating housing 2 . The drive mechanism 5 runs transversely to the arrangement of the individual system components provided along the axis A.

Claims (4)

1. Gasisolierte, dreiphasig gekapselte Schaltanlage mit meh­ reren in einem metallenen Kapselungsgehäuse angeordneten An­ lagenkomponenten,
bei der in dem Kapselungsgehäuse für jede Phase axial hinter­ einander ein als Kapselungsdurchführung gestalteter Stroman­ schluß, ein Leistungsschalter und ein kombinierter Trenn-Er­ dungs-Schalter angeordnet sind und im Anschluß an die kombi­ nierten Trenn-Erdungs-Schalter quer zur Achse "Stromanschluß- Leistungsschalter-Trenn/Erdungs-Schalter" eine Sammelschiene verläuft, deren Phasenleiter an dem-Kapselungsgehäuse abge­ stützt sind,
wobei der bewegbare Schaltkontakt jedes Trenn-Erdungs-Schal­ ters mit einem, zum jeweiligen-Leistungsschalter führenden Verbindungsleiter verbunden ist und jedem Leistungsschalter ein quer zur axialen Anordnung der Anlagenkomponenten verlau­ fender Antriebsmechanismus zugeordnet ist,
dadurch geicennzeichnet,
  • - daß das Kapselungsgehäuse (2) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und an dem die Sammelschiene aufnehmenden Ende in einen quer dazu verlaufenden Zylinder (21) über­ geht, der beidendig mit Flanschen (22) zur Fixierung von scheibenförmigen, die Phasenleiter (8) tragenden Schottiso­ latoren (9) versehen ist,
  • - daß der Stromanschluß des jeweiligen Leistungsschalters als Steckanschluß ausgebildet und im Kopfbereich eines koni­ schen, am einführungsseitigen Ende des Kapselungsgehäuses angeordneten Isolators (3) angeordnet ist,
    wobei dem Stromanschluß ein Strom- und/oder Spannungs­ wandler (10,11) zugeordnet ist,
  • - daß die Leistungsschalter als parallel zur Achse des Kapse­ lungsgehäuses verlaufende und auf die Isolatoren (3) aufge­ setzte Schaltkammern (4) ausgebildet sind
  • - und daß jeder Trenn-Erdungs-Schalter (6) als Schaltelement einen Schubkontakt (7) aufweist.
1. Gas-insulated, three-phase encapsulated switchgear assembly with a number of system components arranged in a metal encapsulation housing,
in which in the encapsulation housing for each phase axially one after the other designed as an encapsulation bushing circuit, a circuit breaker and a combined isolating earthing switch are arranged and following the combined isolating earthing switch transverse to the axis "power connector circuit breaker - Disconnect / grounding switch "runs a busbar, the phase conductors of which are supported on the encapsulation housing,
wherein the movable switching contact of each isolating-earthing switch is connected to a connecting conductor leading to the respective circuit breaker and each circuit breaker is assigned a drive mechanism extending transversely to the axial arrangement of the system components,
characterized by
  • - That the encapsulation housing ( 2 ) is essentially cylindrical and at the end receiving the busbar in a transverse to it cylinder ( 21 ) on both ends with flanges ( 22 ) for fixing disc-shaped, the phase conductor ( 8 ) carrying Schottiso lators ( 9 ) is provided,
  • - That the power connection of the respective circuit breaker is designed as a plug connection and is arranged in the head region of a conical rule, arranged at the insertion end of the encapsulating insulator ( 3 ),
    a current and / or voltage converter ( 10 , 11 ) being assigned to the current connection,
  • - That the circuit breaker as parallel to the axis of the capsule housing and on the insulators ( 3 ) set up switching chambers ( 4 ) are formed
  • - And that each isolation earthing switch ( 6 ) as a switching element has a sliding contact ( 7 ).
2. Gasisolierte Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatoren (3) und die von ihnen getragenen Schalt­ kammern (4) gleichmäßig verteilt auf einem Teilkreis des Kap­ selungsgehäuses (2) angeordnet sind.2. Gas-insulated switchgear according to claim 1, characterized in that the insulators ( 3 ) and the switching chambers carried by them ( 4 ) are arranged evenly distributed on a partial circle of the cape housing ( 2 ). 3. Gasisolierte Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom- und/oder Spannungswandler (10, 11) auf den Fuß­ bereich (31) des Isolators (3) aufgesetzt ist.3. Gas-insulated switchgear according to claim 1, characterized in that the current and / or voltage converter ( 10 , 11 ) on the foot area ( 31 ) of the insulator ( 3 ) is placed. 4. Gasisolierte Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom- und/oder Spannungswandler in den Isolator des Stromanschlusses integriert ist.4. Gas-insulated switchgear according to claim 1, characterized, that the current and / or voltage converter in the insulator of the Power connector is integrated.
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