DE2056646A1

DE2056646A1 - Vorrichtung fur gasisoherte Sammel schienenanlagen

Info

Publication number: DE2056646A1
Application number: DE19702056646
Authority: DE
Inventors: Cnsty Edward Selvanayagam Tadworth Surrey Edwards Derek Reginald Windsor Berkshire Swampillai, (Großbritannien)
Original assignee: BICC PLC
Current assignee: Balfour Beatty PLC
Priority date: 1969-11-19
Filing date: 1970-11-18
Publication date: 1971-05-27
Also published as: US3629486A; FR2069606A5; GB1316940A

Description

British Insulated Callender's Cables Limited, 21 Bloomsbury Street, London, W.C.1., England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr₀ 56713/69 vom 19. Nov. 1969 beansprucht.

Vorrichtung für gasisolierte Sammelschienenanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf gasisolierte Sammelschienenanlagen zur Übertragung elektrischer Leistung bei hohen Spannungen und starken Strömen, d.h.« bei Spannungen von 22 kV und darüber und Strömen von 1000 Ampere und darüber. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage dieser Gattung mit einer Sammelschiene oder Sammelschienen, von denen jede einen rohrförmigen, Leistung führenden Leiter umfaßt, der koaxial in einem rohrförmigen äußeren Gehäuse montiert ist und von diesem durch ein Dielektrikum getrennt ist, welches hauptsächlich aus einem isolierenden Gas besteht, während das Übrige Dielektrikum aus eintr oder mehreren isolierenden Stützen besteht, welche den Leiter in Abstand von dem Gehäuse halten. Das Gas befindet sioh unter einem Druck, der zumindest gleich, gewöhnlich aber höher als der atmosphärisch Druck 1st; vorzugsweise beträgt der Druck zumindest 1 MN/cm (10 Atmosphären).

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Hauptsächlich bezweckt die vorliegende Erf .inching die Schaffung einer Sainmelschienenanlage der beschriebenen Gattung sowie von in derartigen Anlagen verwendbaren Samr.ielscaicnen und deren Teilen mit verbesserten elektrischen L'i,';eiiscitaf toi,

Die Sammelschiene der vorliegenden Erfindung weist eine erfindungsgemäße Bauart auf, bei der ein rohrförmiger Leiter koaxial innerhalb eines äußeren rohrförmigen Leiters durch eine Anzahl von Stützen ans dielektrischem I.aterinl gehalten wird, die in Längsrichtung Abstände voneinander aufweisen, "

tk Erfindungsgemäß bestehen die Stützen in einer Sammelschiene jeweils aus einem mittleren Nabenteil, das auf der Oberfläche des rohrförmigen Leiters, einem auf den rohrförmigen Leiter aufgepaßten metallischen Rohr oder einem metallischen Rohr, das als Verbindung zwischen rohrförmigen Leiterstücken dient, aufliegt, wobei dieses Nabenteilstiick derart gestaltet ist, daß sein Querschnitt in rechtwinklig zu der Leiterachse angeordneten Ebenen kreisförmig und sein Querschnitt in durch die Leiterachse gelegte Ebenen an den beiden Enden des Kabenteils im wesentlichen elliptisch ist, und zwar derart, daß die große Halbachse der Ellipse auf der Innenfläche des KabentaLls und die kleine Halbachse auf einem Radius des Leiterquerschnittes und im wesentlichen

™ im Bereich der größton Dicke des Endtoils des kabenteils liegt. Der Ausdruck "Ellipse" soll eine Ellipse mit gleich langen Halbachsen, dih. einen kreis, einschließen.

Die bevorzugte Form der Stützen oder Abstandshalter besteht aus einem rohrförmigen Nabenteil, dessen axiale Ausdehnung größer als sein Durchmesser ist, und das einstückig mit einem zentralen Steg ausgebildet ist, der im wesentlichen in einer senkrecht zu feiner Achse verlaufenden Ebene angeordnet isto Dieser Steg kann einen äußeren konzentrischen Rohrteil tragen, der mit dem Steg aus einem Stück bestellt, dessen axiale Länge aber beträchtlich kurzer als die axiale Länge des Naben toils ist, obwohl diese axiale Länge ein

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- 3 Mehrfaches, dor jjicke des Steges betragen kann.

Der äußere Durchmesser des äußeren Rohrteils ist derart gewählt, daß es fest in das äußere rohrförmige Gehäuse der üamnelschiene paßt. Die Enden des Nabenteils sind wie oben beschrieben geformt, um in diesen Teilen eine ähnliche elektrische Kraftlinienverteilting wie in dem übrigen Kabenteil zu erhalten, der vorzugsweise die Form eines Rohres von gleichförmiger Wanddicke. aufweist·

:0ns Isabenteilstück wird vorzugsweise aus einem erhärtenden synthetischen Kunstharz; mit geeigneten elektrischen Eigenschaften (z,13. ein Epoxydharz) durch Vakuumgießen geformt, es können jedoch auch andere Materialien, wie thermoplastische ilaterialicn, Kerniniken, Porzellane und Gummi verwendet werden, sofern sie die geeigneten dielektrischen Eigenschaften besitzen· Das Nabenteil kann entweder vorgeformt werden und nachfolgend auf dem Leiter, auf einem kurzen auf den Leiter passenden oder zwei Leiterstücke verbindenden Rohr durch ein iiindemittel befestigt werden, oder es kann unmittelbar auf den Leiter oder das Rohr aufgegossen werden· Leim ein iiindemittel verwendet wird, so ist ein synthetisches toinstharz vorzuziehen, das in feinverteilter Form ein Metallpulver oder ein anderes leitfähiges I-ulver enthält.

In den Steg werden vorzugsweise Durchbrüche oder Durchlässe eingeformt, um einen freien Gasdurchfluß längs des ringförmigen Raumes zwischen dem inneren und äußeren rohrförmigen Leiter der Sammelschiene zu ermöglichen. Diese öffnungen sind A^rorzu;isiveise einseitig verengt oder haben die Gestalt einer Venturidüse, um den Strömungswiderstand des Gases durch den ringförmigen Raum zu verringern. Wenn die äußere zylindrische Oberfläche der Abstandhalter unmittelbar in das äußere rohrförmig Gehäuse eingepaßt ist, so wird die Omfangsfläche der Abstandshalter zum Zwecke der kraftlinienverteilung mit einer oder mehreren ringsum laufenden Isuten versehen, die an ihren Innenseiten derart metallisiert sind,

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daß die Grenzen der Metallschichten sowohl von den Enden
des Abstandhalters als auch von dem äußeren Leiter Abstände aufweisen. Auf die Abstandhalter kann aber auch eine Manschette aus dünnem Metall, z.B. aus rostfreiem Stahl, -aufgepaßt sein und z.B. durch ein Bindemittel daran befestigt sein, wobei die axiale Länge der Manschette größer als die axiale Länge des äußeren Teiles der Abstandhalter ist, auf das sie aufgepaßt ist. Die Manschette ist vorzugsweise symmetrisch auf dem
Abstandhalter angeordnet, so daß ihre beiden Enden über die äußeren Teile des Abstandhalters hinausragen.

Die Metallmanschette kann in Gleitpassung in das äußere rohrförmige Gehäuse der Sammelschiene eingepaßt werden, wobei ihre vorstehenden Enden vorzugsweise Löcher aufweisen, um die Bildung von Gaskissen zwischen der !Manschette und dem äußeren Leiter zu vermeiden.

Venn, wie bevorzugt, die Abstandshalter an kurze Rohre angeformt oder daran mittels eines Bindemittels befestigt
werden, die auf den inneren rohrförmigen Leiter passen oder als Verbindungsglieder zwischen inneren Leiterstücken dienen, so wird jeder Abstandshalter und sein llohrstück vorzugsweise sofort nach der Herstellung in der Werkstätte eingekapselt, z.B. durch eine vorübergehende äußere Hülle, die aus kunststoffmaterial wie lolyäthylen bestehen kann. Die Umhüllung
wird während des Zusammenbaus der Sammelschiene wieder entfernt.

Wenn der Abstandshalter mit einer äußeren metallischen

Manschette versehen ist, so kann diese Manschette einen Teil

der Einkapselung bilden, sie verbleibt allerdings auch nach der Montage auf dem Abstandshalter.

Unabhängig von der Form des Abstandshalters kann dieser nach der Montage des äußeren rohrförmigen Gehäuses durch Aufdrücken dieses Gehäuses auf den Abstandshalter fest damit
verbunden werden.

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Wenn auch die Abstandshalter besonders für den Einsatz in Sammelschienenanlagen geeignet sind, wie sie in den vollständigen britischen Patentanmeldungen 3^ 004/68 und Jk 005/68 (entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 19 36 026.0 Offenlegungsschrift 19 36 026, Anwaltsakte Nr. 69 110) beschrieben sind und bei denen ein gasförmiges Kühlmittel unter Druck dtirch den rohrförmigen Leiter zirkuliert, und

zwar unabhängig von den Mitteln zur Aufrechterhaltung des Druckes des dielektrischen Gases, so können doch die Abstandhalter nach der Erfindung auch in Anlagen Verwendung finden, in denen das Gas im inneren rohrförmigen Leiter nicht von dem Gas in dem Hingraum zwischen dem inneren rohrförmigen Leiter und dem äußeren Gehäuse getrennt ist· Im letzteren Fall können der rohrförmige Leiter und, falls erforderlich, das Nabenteil des Abstandshalters und/oder das Hohr, auf dem der Abstandshalter aufgebracht ist, mit Gasdurchlaßöffnungen versehen werden, die derart gestaltet und gerichtet sind, daß auf den Oberflächen der Abstandshalter abgelagerter Staub durch einen schnellen fließenden Gasstrom durch diese Öffnungen vom Inneren des rohrförmigen Leiters in den Ringraum entfernt werden, z.B. durch Erzeugung eines hohen Gasdruckes in dem inneren rohrförmigen Leiter und durch Evakuierung des Ringraums zwischen dem inneren und äußeren Leiter.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen für Abstandshalter, die im Rahmen der Erfindung anwendbar und in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei auf einem Innenleiter einer Sammelschiene angebrachte Abstandshalter nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Abstandshalters nach der Fig. 1 m±t zusätzlich dargestelltem Außenleiter, während

Fig. 3 den Teilquerschnitt eines abgewandelten Abstandshalter* veranschaulicht«

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Fig. 1 zeigt zwei Abstandshalter 1 und 2, die je auf Ketallmanschetten 3 und k montiert sind, welche wiederum fest auf den Innenleiter 5 einer rohrförmigen Sammelschiene aufgepaßt sind·

Der in Fig. 2 dargestellte Abstandshalter 6 ist mit einem gegenüber dem Abstandshalter der Fig» I dickeren Steg 7 versehen, der bei 8 eine Öffnung aufweist, durch die ein Gasstrom in Richtung der Pfeile im Ringraum fließen kann. In diesem Falle ist der Abstandshalter 6 auf ein Rohr 9 montiert, deis zur Verbind\mg zweier Abschnitte 10 und 11 des inneren rohrförmigen Leiters dient, und zwar durch eine Druckverbindung. Der Abstandshalter 6 ist in eine dünne Metallmanschette 12 eingefügt und damit verbunden, die an ihren über den Abstandshalter hinausragenden Enden Öffnungen 13 zum Druckausgleich aufweist. Die gesamte Abstandhalter-Einheit ist durch ein Einziehen des äußeren rohrförmigen Gehäuses Ik im Bereich 15 fest mit dieser verbunden.

Gemäß den Fign. 1 und 2 haben die beiden Endteile 16 des Nabenteils der Abstandshalter in der Zeichenebene einen Querschnitt, der im wesentlichen einem Viertelkreis entspricht; es kann aber auch, wie in Fig. 3 dargestellt, die Querschnittsform eines Ellipsenquadranten mit ungleichen Halbachsen a, b gewählt werden, wobei die große Halbachse in der inneren Oberfläche des Nabenteils liegt. Die Fig. 3 zeigt zugleich die Möglichkeit einer Kraftlinienverteilung mittels metallisierter Nuten 17 in der Umfangsflache der Abstandshalter. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird der äußere rohrförinige Teil des Abstandshalters weggelassen.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegeiiden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen -- oder in Kombination ·»- in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind·

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung für gasisolierte Sammelschienenanlagen zur elektrischen Leistungsübertragung bei Spannungen von zumindest 22 IcV und Strömen von zumindest lOOO Ampere mit einem rohrfÖrniigen, Leistung führenden Leiter, der koaxial in einem rohrförmigen äußeren Gehäuse montiert und von diesem durch ein Dielektrikum getrennt ist, welches hauptsächlich aus einem isolierenden Gas besteht, wobei der Leistung führende Leite.r zumindest teilweise durch eine Anzahl von Abstandhalten! innerhalb des äußeren Gehäuses gehalten ist, die je ein zentrales Kabenteilstück umfassen, der mit der Oberfläche des rohrförmigen, Leiters oder mit einem Metallrohr verbunden ist, das auf den rohrförmigen Leiter aufgepaßt ist oder das als Verbindxmg zwischen zwei Abschnitten des rohrförmigen Leiters dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabenteilstück (l6) in rechtwinklig zur Leiterlängsachse angeordneten Ebenen kreisförmige Querschnitte hat und zu seinen Enden in durch die Leiterachse gelegten Ebenen ellipsenförmige Querschnitte aufweist, deren große Halbachse in der inneren Oberfläche des Nabenteils und dessen" kleine Halbachse auf einem Radius des Leiterquerschnitts etwa im Bereich der maximalen Dicke der Endteile des Nabenteilstückes liegt« " -■ ' '

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Aufrechterhaltung eines Drucks für das Isoliergas

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von zumindest 1 MN/cm (10 Atmosphären) vorgesehen'sind·

3» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die große und die kleine Halbachse (a und b) der Ellipse gleich sind« " '

4c Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet! daß die Abstandhalter (6) einen mittleren Steg (7) aufweisen, der sich im wesentlichen in einer Ebene rechtwinklig

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zu ihrer Kittelachse erstreckt und der einstückig mit einem äußeren rohrförmigen Teil' ausgebildet ist, das konzentrisch zum Nabenteil (16) verlauft und eine kleinere axiale Länge als das Nabenteil aufweist·

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die große und die kleine Halbachse (a und b) der Ellipse gleich sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (7) der Abstandhalter mit Öffnungen (8) versehen ist, die einseitig verengt sind oder die Form einer Venturidüse haben.

7· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Abstandhalter (6) durch ein synthetisches Kunstharz, das in fein verteilter Form ein leitfähiges xulver enthält, auf dem rohrförmigen Leiter (5) oder auf ein durch sein Kabenteil (l6) geführtes Rohr (3, '*) verbunden ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Abstandhalter (6) auf dem rohrförmigen Leiter (5) oder auf-einem Metallrohr (3, 4), das durch seinen Nabenteil (16) durchführt, aufgegossen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Utnfangsflache zumindest eines der Abstandshalter zylindrisch ist und leicht in das äußere rohrförmige Gehäuse einpaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache zumindest mit einer ringsum laufenden Nut (17) versehen ist, die eine metallisierte Schicht aufweist, deren Ränder sowohl von den Enden des Abstandhalters (6) als auch von dem äußeren Leiter (14) einen Abstand aufweisen.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Abstandshalter (6) von einer dünnen Metallmanschette (12) umgeben ist, deren axiale Länge größer ist als die axiale Lange des äußeren Abstandshalterteils, auf das sie aufgepaßt ist,

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallmanschette (12) symmetrisch zum Abstandshalter (6) eingeordnet ist und mit Gleitpassung in das öußere rohrförmige Gehäuse (l4) eingepaßt ist und daß öffnungen (13) in den vorstehenden Enden der Manschette vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere rohrförmige Gehäuse (l4) auf die Abstandshalter (6) eingezogen ist_o

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Zirkulation eines unter Druck gehaltenen Kühlgases vorgesehen sind, die unabhängig von den Mitteln zur Aufrechterhaltung des druckes des dielektrischen Gases wirken.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - I3» dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Leiter (10, 11) mit Öffnungen versehen ist, durch die ein schneller Gasstrom aus dem rohrförmigen Leiter erzeugt werden kann, um Staub von der Oberfläche der Abstandhalter (6) abzuführen.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen im rohrförmigen Leiter (10, 11) mit öffnungen in dem J\abenteil (l6) des Abstandshalters (6) oder in dem Rohr (9), auf dem der Abstandhalter montiert ist, oder beiden in Verbindung stehen.

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