DE2235514A1

DE2235514A1 - Metallgekapselte hochspannungsschaltanlage mit einem ueberspannungsableiter

Info

Publication number: DE2235514A1
Application number: DE2235514A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Jakszt; Guenther Dipl Ing Luxa
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1974-01-24
Also published as: CH559442A5; FR2193273B1; US3881138A; DE2235514B2; FR2193273A1; GB1414367A; CA996182A

Description

Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit einem Überspannungsableiter

Es ist bereits bekannt, in metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen eine Funkenstrecke anzuordnen, die eine definierte spannungsmäßige Schwachstelle bildet (DT-AS 1 241 514). Die Schaltanlage ist hierbei mit einem von Luft verschiedenen Schwergas; ζ. B. Schwefelhexafluorid, gefüllt, in dem auch die Funkenstrecke arbeitet.

Unabhängig von der vorstehend beschriebenen Anordnung können metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen ebenso wie Schaltanlagen anderer Art Überspannungsableiter zugeordnet werden. Im Unterschied zu einfachen Funkenstrecken enthalten Überspannungsableiter außer einer Funkenstrecke noch spannungsabhängige Widerstände, die den Folgestrom begrenzen.

Die Erfindung befaßt sich mit einer metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage mit Isolierung durch ein von Luft verschiedenes Schwergas und einem der Schaltanlage zugeordneten Überspannungsableiter. Durch die Erfindung soll der Überspannungsableiter der Schaltanlage baulich und funktionsmäßig eng zugeordnet werden, und zugleich soll eine einwandfreie Schutzwirkung erzielt v/erden. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß der Überspannungsableiter eine mit dem gleichen Schwergas füllbare Kapselung aufweist, die mit der Kapselung der Schaltanlage durch eine den Druck des Gases im Bereich zumindest eines Teils der Funkenstrecke auf einem gleichbleibenden und verminderten Wert haltende Einrichtung verbunden ist. Die Minderung des Druckes bringt den Vorteil, daß der Überspannungsableiter nicht unter dem verhälnismäßig hohen Druck zu stehen braucht, der in der Kapselung der Schaltanlage herrscht. Da

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das in der Kapselung meistens benutzte Schwergas Schwefelhexafluorid bereits bei Normaldruck die Ansprechspannung der Funkenstrecke auf Werte bringt, die über den Werten bei der üblichen Füllung mit Stickstoff liegen, andererseits aber ein bestimmter Ansprechwert nicht überschritten werden darf, ist es von Vorteil, wenn der Druck des Schwergases in dem Überspannungsableiter nur wenig über dem Normaldruck liegt.

Es ist an sich bekannt, die Kapselung von Uberspannungsableitern mit Schwefelhexafluorid zu füllen (US-PS 2 757 261), um eine höhere Leistungsfähigkeit zu erreichen. Es ist jedoch nicht erkannt v/orden, wie der Druck des Gases insbesondere bei Schwefelhexafluorid das Verhältnis von Ansprechspannung zu Löschspannung beeinflußt.

Für den Betrieb des Überspannungsabieiters kann es vorteilhaft sein, zwei getrennte Gasräume für die Funkenstrecke und den spännungsabhängigen Widerstand vorzusehen. Unter Funkenstrecke ist hierbei in üblicher Weise eine Reihenschaltung mehrerer Einzelfunkenstrecken entsprechend den gewünschten Spannungswerten zu verstehen, während in gleicher V/eise der spannungsabhängige Widerstand aus einer Säule von einzelnen Widerstandskörpern gebildet sein kann. Die Trennung der Gasräume bewirkt, daß bei einem Ansprechen der Funkenstrecke gebildete Zersetzungsprodukte des Gases nicht die gesamte Gasatmosphäre im Innern des Uberspannungsableiters verschlechtern und dann die Funkenstrecke oder den Ableitwiderstand angreifen.

Ferner kann bei getrennten Gasräumen der Gasraum, in dem sich der Ableitwiderstand befindet, mit Gas unter höherem Druck gefüllt sein, wodurch die Überschlagsicherheit bei Beanspruchung mit hohen Stoßströmen verbessert wird. Dies kann dadurch geschehen, daß der Gasraum für den Ableitwiderstand mittels einer Verbindungsleitung unmittelbar mit dem Innenraum der Kapselung der Hochspannungsschaltanlage verbunden

wird

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In der Verbindungsleitung zwischen dem Überspannungsableiter und der Hochspannungsschaltanlage kann ein" Rückschlagventil angeordnet sein, das den Übertritt von Zersetzungsprodukten des Gases von dem Überspannungsableiter in die Hochspannungsschaltanlage verhindert. Sind, wie zuvor beschrieben, zwei getrennte Gasräume vorhanden und sind diese durch gesonderte Rohrleitungen mit der Schaltanlage verbunden, so empfiehlt es sich, in jede dieser Rohrleitungen ein Rückschlagventil einzusetzen. Es kann aber auch die den gleichbleibenden verminderten Druck haltende Einrichtung zusätzlich mit der Rückschlagfunktiön ausgestattet sein.

Um über längere Zeiträume die Schutzwirkung des Überspannungsabieiters mit möglichst geringer Toleranz aufrechtzuerhalten, kommt es daraf an, daß sich die Ansprechspannung der Funkenstrecke des Überspannungsabieiters möglichst wenig ändert. Dies kann dadurch geschehen, daß der Überspannungsableiter, in einen Gaskreislauf eingeschaltet wird, der eine Pumpe und ein Filter enthält. Auf diese Weise kann die Gasfüllung von Verunreinigungen befreit werden, die eine Veränderung der Ansprechspannung bewirken könnten. Die Zuordnung des Überspannungsableiter zu der Hochspannungsschaltanlage gibt die Möglichkeit, diese Zusatzeinrichtung mit verhältnismäßig geringem Aufwand einzusetzen.

Ebenfalls im Hinblick auf die Schutzwirkung des Überspannungs-. ableiters kann ein Teil der Funkenstrecke in einem gesonderten Raum untergebracht sein, der mit einem von der Schaltanlage verschiedenen Isoliergas, beispielsweise Stickstoff, gefüllt ist. Dieser Teil der Funkenstrecke besitzt eine niedrigere > Ansprechspannung als der andere, mit dem Schwergas gefüllte Teil und dient zum Zünden der gesamten Funkenstrecke. Ferner kann die mit dem anderen Gas gefüllte Funkenstrecke triggerbar ausgebildet sein und mit einem Triggergerät in Verbindung stehen. Dies ermöglicht eine kontrollierte Zündung des Überspannungsableiters und damit eine präzise Einhaltung der Ansprechwerte.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Teil einer metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage mit einem ebenfalls metallgekapselten Überspannungsableiter.

Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen in vereinfachter Darstellung unterschiedliche Ausfuhrungen des Überspannungsabieiters und seiner Versorgung mit Isoliergas.

In Flg. 1 1st schematisch vereinfacht eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage fUr beispielsweise 110 kV dargestellt. Die Anlage umfaßt ein dreiphasiges Doppelsammelschienensystem mit den Sammelschienen 1 und 2, den an diese angeschlossenen Leistungsschaltern 3 und 4, die mittels einer Durchführung 5 miteinander verbunden sind, und eine Durchführung 6, die eine Anschlußstelle 7 für ein Kabel oder eine Freileitung besitzt. Ein von der Durchführung 5 ausgehender Leiter 8 verbindet die Anschlußstelle 7 mit den Leistungsschaltern 3 und 4.

Ein ebenfalls oetallgekapselter überspannungsableiter 9 ist unterhalb der Kapselung 10 der Hochspannungsschaltanlage angeordnet und mit dieser durch eine druckfeste Durchführung 13 verbunden. Der Durchführungsleiter steht mit dem Leiter 8 in der Kapselung 10 über einen Leiter 14 in Verbindung.

Der Innenraum 11 der Kapselung 10 und der Innenraum 14 des Überspannungsabieiters 9 sind durch eine Rohrleitung 15 miteinander verbunden, in deren Verlauf eine Einrichtung 16 angeordnet ist, die den Druck des in der Kapselung 10 befindlichen Isoliergasee vermindert und unabhängig von dem Druck in der Kapselung 10 auf dem verminderten Wert hält. Die Einrichtung 16 kann nach der Art eines Druckreduzierventils ausgebildet sein und kann zugleich eine Sicherung gegen Über-

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tritt des Gases vom überspannungsableiter 9 zur Kapselung enthalten. Diese Sicherung ist für den Fall vorgesehen, daß der Überspannungsableiter 9 überlastet wird und dadurch in seinem Innenraum 14 der Druck stark ansteigt.

In Fig. 2 sind in vereinfachter Form die Kapselung 10 der Hochspannungsschaltanlage und der Überspannungsableiter 9 nochmals dargestellt. Zwischen diesen beiden Einheiten ist eine Rohrleitung 20 angeordnet, in die eine Pumpe 21 und ein Reduzierventil 22 eingeschaltet sind. In eine weitere Rohrleitung 23 zwischen der Kapselung 10 und dem Überspannungsableiter 9 ist eine Filtereinrichtung 24 eingefügt. Dadurch ist die Gasfüllung des Überspannungsabieiters in einen Kreislauf einbezogen, so daß der Überspannungsableiter 9 stets gereinigtes Gas erhält und seine Ansprechspannung weitgehend konstant bleibt. Die Beseitigung von Zersetzungsprodukten des Gases bewirkt auch, daß die Funkenstrecke und der Ableitwiderstand nicht angegriffen werden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 ist ein Überspannungsableiter 30 vorgesehen, der einen gesonderten Gasraum 31 für die Funkenstrecke 32 und einen weiteren Gasraum für die Ableitwiderstände 34 besitzt. Der Gasraum 31 ist in einen Kreislauf einbezogen, der ähnlich wie in Fig. 2 gestaltet ist und dementsprechend Rohrleitungen 35 und 36 umfaßt, in die eine Pumpe, ein Reduzierventil und eine Filtereinrichtung eingeschaltet sind.

Der Gasraum 33 ist in Fig. 3 abgeschlossen und kann mit dem gleichen Gas, das für die Kapselung 10 verwendet wird, gefüllt sein. Hierbei wird der Druck vorzugsweise höher als in dem Gasraum 31 gewählt. Da mit steigendem Druck das Isoliervermögen des Gases zunimmt, wird auf diese Weise eine besondere Sicherheit gegen Überschläge an den Ableitwiderstanden bei der Beanspruchung mit Stoßströmen erreicht.

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In Flg. 3 ist ferner gestrichelt eine Rohrleitung 37 eingezeichnet, durch die der Gasraum 33 mit der Kapselung 10 verbunden 1st, so daß in dem Gasraum 33 derselbe Druck wie in der Kapselung 10 herrscht. Ein im Zuge der Rohrleitung 37 befindliches Rückschlagventil 38 verhindert, daß bei einer überlastung des Ableiters verunreinigtes Gas in die Kapselung 10 gedrückt werden kann.

Der überspannungsableiter 40 in dem AusfUhrungsbeispiel gemäß der Figur 4 besitzt ebenfalls einen gesonderten Gasraum 41 für die Ableitwiderstände.'Die Funkenetrecke dieses Überspannungsabi eiters ist in zwei Teilfunkenstrecken 42 und 43 aufgeteilt, die wiederum in gesonderten Gasräumen 44 *bzw. 43 untergebracht sind. Die Funkenstreck· 43 ist als ZUndfunkenstrecke ausgebildet und steht Über eine Triggereinrichtung 46 mit Erde in Verbindung. Der Aufbau und die Wirkungsweise von Triggereinrichtungen und ZUndfunkenstrecken sind an eich bekannt und werden an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Der Gasraum 41 für die Ableitwiderstände ist abgeschlossen dargestellt, er kann jedoch auch in der beschriebenen Weise mit dem Innenraum der Kapselung 10 verbunden sein.

Der Gasraum 45 der ZUndfunkenstrecke 42 kann ein anderes Gas enthalten, als filr die Füllung der Schaltanlage vorgesehen ist. Hierzu kann beispielsweise, wie bei überspannungsableitern an sich bekannt, Stickstoff benutzt werden. Wird die Ansprechspannung dieser Teilfunkenstrecke niedriger als die Ansprechspannung der Teilfunkenstrecke 42 gewählt, so erhält man eine selbsttätige Triggerung und damit ebenfalls einen besonders zuverlässigen Schutz der Schaltanlage.

Die vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Möglichkeiten zur Unterteilung des überspannungsableiter^ in getrennte Gasräuiie und deren Füllung mit einem Gas oder ihrer Verbindung · ■it des Innenraum der Schaltanlage können miteinander kombi-

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niert werden. Wesentlich ist in jedem Fall, daß der Hauptteil der Funkenstrecke des überspannungsableiter mit dem für die Hochspannungsschaltanlage verwendeten Isoliergas unter konstantem und vermindertem Druck gefüllt Ist, wodurch das erwünschte Verhältnis der Ansprechspannungzur Löesnspannung erreicht wird.

7 Ansprüche
4 Figuren

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Claims

223551A VPA .72/3768 Patentansprüche

1.VMetallgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit Isolierung cturch ein von Luft verschiedenes Schwergas und einem der Schaltanlage zugeordneten überspannungsableiter, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (9) eine mit dem gleichen Schwergas füllbare Kapselung (12) aufweist, die mit der Kapselung (10) der Schaltanlage durch eine den Druck des Gases im Bereich zumindest eines Teils der Funkenstrecke auf einem gleichbleibenden und verminderten Wert haltende Einrichtung (16) verbunden ist (Fig. 1).

2. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (32) und der Ableitwiderstand (34) des Überspannungsabieiters in getrennten Gasräumen (31» 33) untergebracht sind (Fig. 3).

3. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ableitwiderstand (34) enthaltende Gasraum (33) des Überspannungsabieiters (30) durch eine Verbindungsleitung (37) mit unter dem Druck der Schaltanlage stehendem Gas gefüllt ist (Fig. 3).

4. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (37)

•zwischen dem Überspannungsableiter (30) und der Kapselung (10) der Schaltanlage ein Rückschlagventil (38) angeordnet ist (Fig. 3).

5. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (43) der Löschfunkenstrecke des Überspannungsabieiters (40) in einem gesonderten Gasraum (45) angeordnet ist, der ein von dem Isoliergas der Schaltanlage verschiedenes Gas niedrigerer Ansprechspannung enthält, und daß dieser Teil (43) der Löschfunkenstrecke als Zündfunkenstrecke ausgebildet ist.

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6. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der als Zündfunkenstrecke ausgebildete Teil (43) der Löschfunkenstrecke durch eine Triggereinrichtung (46) in Abhängigkeit vom Auftreten einer Überspannung steuerbar ist.

7. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (9) in einen Gaskreislauf eingeschaltet ist, der eine Pumpe (21) und ein Filter (24) enthält (Fig. 2).

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