DE2138456B2 - Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage - Google Patents
Metallgekapselte HochspannungsschaltanlageInfo
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Description
60
Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennschalter mit einem beweglichen Trennschaltstück und einem
Gegenschaltstück, für eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage
mit einem gegenüber der abschnittsweise geschotteten Kapselung im Innern mittels
Isolierstoffkörpern abgestützten elektrischen Leiter, der das koaxial zum Leiter angeordnete Trennschaltsiück
führt und zumindest teilweise hohlzylindrisch zur Aufnahme eines das Trennschaltstück betätigenden
Kolbens ausgebildet ist, wobei der Kolben durch wechselweise Beaufschlagung der Zylinderräume mit
einem isolierenden Druckmittel umsteuerbar ist.
Bei einem derartigen aus der US-PS 33 56 798 bekannten Trennschalter werden die Zylinderräume des
Antriebs für das Trennschaltstück von einem Druckmittel
gesteuert, das durch isolierende Leitungen durch die Kapselung und deren Isolierraum hindurchgeführt wird.
Auf diese Weise ergibt sich eine Verzerrung des im ringförmigen Isolierraum des bekannten Trennschalters
an sich rotationssymmetrisch koaxial vorgesehenen elektrischen Feldes, so daß hier die optimal dielektrische
Festigkeit nicht erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trennschalter der eingangs genannten Art anzugeben,
bei dem eine Verschlechterung der angestrebten rein rotationssymmetrischen Ausbildung des elektrischen
Feldes vermieden ist.
Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Zylinderräume mit dem Innern der Kapselung verbunden
und durch einen feststehenden, gas- oder flüssigkeitsdicht in die Kapselung unter Bildung zweier
Kapselungs-Teilräume eingesetzten Isolierstoffkörper voneinander gelrennt sind und durch wechselweise
Füllung der Kapselungs-Teilräume mit Druckmittel beaufschlagbar sind.
Aus der deutschen Patentschrift 9 55 794 ist eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit
einem im Innern der Kapselung längs der Kapselungsachse verlaufenden Leiter bekannt, der mit scheibenförmigen
Isolatoren gegenüber der Kapselung abgestützt ist. Mit scheibenförmig ist in diesem Zusammenhang
gemeint, daß die Isolatoren den Querschnitt der Kapselung an ihrer Stelle vollständig ausfüllen und
damit die Kapselung in gas- und flüssigkeitsdicht getrennte Räume unterteilen. Die Unterteilung dient
dazu, durch eine wechselweise Beaufschlagung der Räume die Bewegung eines als bewegliches Schaltstück
eines Trennschalters dienenden Leiterteiles zu erreichen, der mit einem beweglichen, scheibenförmigen
Isolator an der Innenseite der Kapselung geführt ist.
Der bewegliche Isolator wirkt als Kolben für das bewegliche Schaltstück des Trennschalters. Dies ergibt
beträchtliche mechanische Beanspruchungen. Zugleich ist er für die volle Spannung zwischen der üblicherweise
geerdeten Metallkapselung und dem Hochspannung führenden Leiter zu isolieren. Diese Aufgabe wird noch
dadurch erschwert, daß der an der Kapselung entlanggleitende Kolben durch den unvermeidlichen
Abrieb die Oberflächen der Isolierkörper verunreinigen kann. Zwar ist dort eine rotationssymmetrische
Ausbildung der elektrischen Felder möglich, jedoch wird durch den Abrieb die dielektrische Festigkeit
wieder herabgesetzt.
Aus der deutschen Patentschrift 9 13 915 ist es zwar auch bekannt, den Schubtrennschalter einer metallgekapselten
Hochspannungsschaltanlage mit einem Ringkolben im Innern der Kapselung zu bewegen. Der
Ringkolben verkleinert aber den für die Isolierung zur Verfügung stehenden Abstand zwischen Leiter und
Kapselung.
Bei wieder anderen Anordnungen wird ein dreh- oder verschiebbarer Antriebsisolator zum Betätigen des
Schalters eingesetzt. Aus der einseitigen Anordnung des Isolators ergeben sich aber Verzerrungen des an sich
rotationssymmetrischen koaxialen elektrischen Feldes, so daß auch hier nicht die optimale dielektrische
Festigkeit erreicht werden kann.
Beim Schalter nach der Erfindung wird der durch die scheibenförmigen Isolatoren abtrennbare ein Teil der
Kapselung mit dem Druckmittel beaufschlagt. Der Zwischenraum zwischen der Kapselung und dem Leiter
dient dabei aber nur als Übertragungsleitung, durch die das Druckmittel in den hohl ausgebildeten Leiter
gelangt. Dort erst ist der Kolben für das bewegliche Schaltstuck vorgesehen. Der Kolben liegt also nur auf
Hochspannungspotential, so daß er vollständig aus Metall hergestellt werden kann. Ein eventuell auftretender
Abrieb, c'er im übrigen wegen des wesentlich geringeren Durchmessers nur unerheblich sein dürfte,
spielt dielektrisch keine Rolle, da im Innern des Leiters ein feldfreier Raum vorliegt. Andererseits bleibt, wie
gewünscht, die rein rotationssymmetrische koaxiale Anordnung erhalten. Der dafür erfcrderliche, etwas
erhöhte Aufwand an Druckgas für die Betätigung des Trennschalters spielt insbesondere bei Systemen mit
einem geschlossenen Gaskreis, also bei metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen mit einem Zweidruckgasschalter
als Leistungsschalter, keine Rolle. Hinzu kommt, daß die Druckunterschiede auch bei der
erfindungsgemäßen Anordnung nur verhältnismäßig klein zu sein brauchen, weil die zum Schalten
erforderlichen Kräfte gering sind und weil der
Durchmesser des Leiters noch eine durchaus beachtliche Kolbcnfläche bietet.
Zweckmäßigerweise weist der Kolben eine mit Vorsprüngen und/oder Verbindungen im Leiterinneren
zusammenwirkende Verrastung auf. Die Verrastung kann z. B. als unter Federdruck stehende Kugel
ausgeführt sein. Sie braucht nur geringe Kräfte zu halten, weil es nur darauf ankommt, die Endstellungen
des beweglichen Schaltstückes gegen eine durch Erschütterungen od. dgl. ausgelöste Verschiebung zu
sichern. Bei Anordnungen mit einem in vertikaler Richtung beweglichen Schaltstück hat die Verrastung
außerdem das Gewicht des beweglichen Schaltstückes aufzunehmen.
Im Leiter und im beweglichen Schaltstück kann man mit Vorteil an einzelnen Stellen korrespondierende
Ausnehmungen vorsehen. Dadurch läßt sich die Stellung des Trennschalters überwachen. Man kann zu diesem
Zweck zumindest einige der Ausnehmungen als durchgehende Öffnungen ausbilden, wobei die Ausnehmungen
in eine fluchtende Stellung überführbar sind, und den Ausnehmungen Beobachtungsöffnungen in der
Kapselung zuordnen. Ferner kann man durch Strahlungsquellen an den Ausnehmungen die Beobachtung
der Schaltstellung verbessern. Die Strahlungsquellen sind vorteilhaft Lichtquellen. Mit Hilfe der genannten
Ausnehmungen läßt sich auch eine automatische Beobachtung zur Steuerung eines Stellungsmeldesignals
oder einer Verriegelung erreichen, bei der z. B. durch Lichtquellen und lichtempfindliche Halbleiter eine
stellungsabhängige Betätigung von Relais oder Sperriegeln bewirkt wird. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung besteht dann, daß der Kolben in der Ausschaltstellung durch einen Erdungsschaltstift
verriegelt ist, der quer zur Leiterachse bewegbar isi.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
beschrieben. Dabei ist in der etwas vereinfachten Zeichnung eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage
in einem Längsschnitt durch die Achse gezeichnet.
Die zylindrische, geerdete metallische Kapselung 1 ist
aus mehreren Abschnitten 2, 3, 4, 5 usw. zusammengesetzt. Die Abschnitte sind mit Flanschen 6 und 7
vei sehen, die durch Schrauben 8 gasdicht zusammengepreßt werden. Das Innere der Kapselung ist zur
Erhöhung der elektrischen Festigkeit mit Schwefelhexafluorid (SFb) unter einem Druck von 1 bis 2 ata gefüllt.
Zwischen den Flanschen 6, 7 sitzen scheibenförmige Isolatoren 10, die den als Ganzes mit 11 bezeichneten, in
der Achse der Kapselung verlaufenden zylindrischen Hochspannungsleiter tragen. Der Hochspannungsleiter
gehört beispielsweise zu einem Drehstromsystem mit 110 oder mehr kV in einphasiger Kapselung.
Im Zuge des Leiters 11 ist ein Trennschalter 12 angeordnet. Der Trennschalter umfaßt ein feststehendes
Schaltstück 13, das am freien Ende 14 des Leiters 11
angeordnet ist und mit einer äußeren Abschirmung 15 versehen ist. Für den Stromübergang sind im Innern der
Abschirmung federnde Kontaktfinger 16 untergebracht.
Dem feststehenden Schaltstück 13 steht am anderen Ende 17 des Leiters 11 ein Gleitkontakt 18 gegenüber,
der ebenfalls eine Abschirmung 19 besitzt und mit Kontaktlamellen 20 versehen ist. Die Kontaktlamellen
20 wirken in der dargestellten Ausschaltstellung des Trennschalters mit einem im Innern des Hochspannungsleiters
11 untergebrachten beweglichen Trennschaltstück 22 zusammen, das an seinem dem feststehenden
Schaltstück 13 abgekehrten Ende einen Kolben 23 aufweist.
Der Kolben 23 läuft, wie die Figur zeigt, im Innern 24 des Leiters 11, der als Zylinder wirkt und Zylinderräume
11a, 11b hat. Eine Dichtungsnut 25 im Kolben 23. die
einen Rundschnurring od. dgl. aufnehmen kann, ergibt bei Bedarf eine vollständige Abdichtung zwischen
Kolben und Zylinder.
Der Kolben 23 enthält ferner eine aus einer Kugel 26 und einer Feder 27 bestehende Verrastungseinrichuing
28, die mit Ausnehmungen im Innern des Leiters 11
zusammenwirkt, um das Trennschaltstück 22 in den Endlagen der Schaltbewegung festzulegen. Zum Beispiel
ist die Ringnut 30 der Einschaltstellung zugeordnet, in der die strichpunktiert gezeichnete Spitze des
Trennschaltstücks zwischen die Kontaktfinger 16 greift. Für die Ausschaltstellung gibt es eine entsprechende
Ringnut bei 31.
Die scheibenförmigen Isolatoren 10, die im Bereich des Trennschalters 12 im einzelnen mit 32, 33 und 34
bezeichnet sind, trennen zwei Räume 35 und 36 gasdicht voneinander. Zu diesen Räumen führen zwei Anschlußstutzen
37 und 38 an der Kapselung 1. Dadurch können die Räume 35 und 36 wahlweise mit Schwefelhexafluorid
erhöhten Druckes, beispielsweise von 2 bis 4 ata, gefüllt werden.
Wird in der dargestellten Stellung des Trennschaltstücks 22 im Raum 35 der Druck erhöht, so gelangt das
Gas durch Bohrungen 39 im Leiter 11 auf die Rückseite
des Kolbens 23 und schiebt, wenn die durch die Verrastung 28 gegebene Haltekraft überwunden wird,
das Trennschaltstück 22 in die strichpunktiert gezeichnete Einschaltstellung. Ein dabei entstehender Abrieb
verbleibt im Innern des Leiters 11, also auf Hochspannungspotential,
ohne daß die rotationssymmetrische Anordnung, die bei gegebener Spannung die kleinsten
örtlichen elektrischen Feldstärken ergibt, irgendwie beeinflußt wird.
Zum Ausschalten wird das Gas im Raum 35 auf Normaldruck gebracht und der Raum 36 mit Gas
erhöhten Druckes gefüllt. Das Hochdruckgas gelangt durch eine Bohrung 46 im Leiter 11 auf die dem
feststehenden Schaltstück 13 zugekehrte Seite des Kolbens 23. Wiederum wird durch die Verrastung 28 ein
bestimmter Anfangsdruck erzwungen, bevor sich das Trennschaltstück 22 in die gezeichnete Ausschaltstellung
zurückbewegt. Außerdem ergibt die Verrastung 28 eine vorteilhafte Fixierung der Endstellungen der
Schaltbewegung.
Wie die Figur zeigt, sind am freien Ende 14 des Leiters 11 Ausnehmungen 40 vorgesehen, während am freien
Ende 17 entsprechende Ausnehmungen 41 vorhanden sind. Korrespondierend mit den Ausnehmungen besitzt
das Trennschaltstück 22 Ausnehmungen 42 und 43. Ferner ist den Ausnehmungen 40 und 41 an der
Kapselung 1 eine mit einem Kapselungsteil 44 und 45 abgedeckte Strahlenquelle 47 und 48 untergebracht, die
zu einem strahlenempfindlichen Meßgerät 50 und 51 auf der gegenüberliegenden Kapselungsseite führt.
In der dargestellten Ausschaltstellung kann ein Strahl
von 48 nach 51 und von 47 nach 50 gelangen, so daß der Strahlengang als Stellungsmeldung (vollständige Ausschaltung)
und zur automatischen Verriegelung des Trennschalters benutzt werden kann. Eine unvollständige
Ausschaltung würde sich dadurch bemerkbar machen, daß nur die Strahlung von 48 nach 51 gelangt,
nicht aber von 47 nach 50.
Für die Meldung der Einschaltstellung wird die Ausnehmung 43 des Trennschaltstücks in den Bereich
der Ausnehmung 41 gebracht, während die Ausnehmung 40 durch das Trennschaltstück verschlossen sein
muß, wie die strichpunktierte Lage zeigt. Auch hier erhält man also eine eindeutige Stellungsmeldung, die
zur Verriegelung mit anderen Schaltern od. dgl geeignet ist.
Die Ausschaltstellung ist beim Ausführungsbeispie noch dadurch verriegelt, daß ein quer zur Leiterachsc
beweglicher Erdungsschaltstift 53 durch eine Abschir mung 54 in eine Nut 55 des Kolbens 23 greift, wenr
dieser die Ausschaltstellung einnimmt. In seine Ausschaltstellung ist der Erdungsschaltstift 53 vollstän
dig in das an die Kapselung 1 angeflanschte Gehäuse 5!
zurückgezogen, so daß das rotationssymmetrische Fel< nicht gestört ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Trennschalter mit einem beweglichen Trennschaltstück und einem Gegenschaltstück, für eine
metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit einem gegenüber der abschnittsweise geschotteten
Kapselung im Innern mittels Isolierstoff körpern
abgestützten elektrischen Leiter, der das koaxial zum Leiter angeordnete Trennschaltstück führt und
zumindest teilweise hohlzylindrisch zur Aufnahme eines das Trennschaltstück betätigenden Kolbens
ausgebildet ist, wobei der Kolben durch wechselweise Beaufschlagung der Zylinderräume mit einem
isolierenden Druckmittel umsteuerbar isl, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume
(Ha, lib) mit dem Innern der Kapselung (1) verbunden und durch einen feststehenden, gas- oder
flüssigkeitsdicht in die Kapselung (1) unter Bildung zweier Kapselungs-Teilräume (35, 36) eingesetzten
Isolierstoff körper (33) voneinander getrennt sind und durch wechselweise Füllung der Kapselungs-Teilräume
(35, 36) mit Druckmittel beaufschlagbar sind.
2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) eine mit
Vorsprüngen und/oder Vertiefungen (30, 31) im Leiterinneren zusammenwirkende Verrastung (28)
aufweist.
3. Trennschalter nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Leiter (11) und im
Trennschaltstück (22) an einzelnen Stellen korrespondierende Ausnehmungen (40 bis 43) vorgesehen
sind.
4. Trennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Ausnehmungen
durchgehende Öffnungen sind, daß die Ausnehmungen (40 bis 43) in eine fluchtende
Stellung überführbar sind und daß den Ausnehmungen (40 bis 43) Beobachtungsöffnungen in der
Kapselung (1) zugeordnet sind.
5. Trennschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausnehmungen (40 bis 43)
Strahlungsquellen (47,48) zugeordnet sind.
6. Trennschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen Lichtquellen
sind.
7. Trennschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine automatische Beobachtung
zur Steuerung eines Stellungsmeldungssignals oder einer Verriegelung.
8. Trennschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolben (23) in der Ausschaltstellung durch einen Erdungsschaltstift (53) verriegelt ist, der quer zur
Leiterachse bewegbar ist.
Priority Applications (7)
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |