DE2235514B2 - Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit einem Überspannungsableiter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine metallgckapsclte Hochspannungsschaltanlage mit Isolierung durch ein von Luft verschiedenes Gas hoher dielektrischer Festigkeit und einem der Anlage zugeordneten und mittels dcssclben Gases isolierten Überspannungsableiter, der eine eigene Metallkapsclung besitzt, deren Innenraum mit dem Kapselungsinnenruum der übrigen Schaltanlage durch eine den Druck des Isoliergases aiilrechihalteiide Kohrleiiung verbunden ist. line derartige Schallanlage ist bekannt (DTOS 17 40 134), bei der der Überspan nungsableiier eine eigene Kapselung besitzt, die von der Kapselung der übrigen Anlage durch eine gasdichte Durchführung getrennt ist.

Fs ist lerner bereits bekannt, in metallgekapselien llochspannungsschalianlagen eine Funkenstrecke an zuordnen, die eine definierte spannungsmaßige Schwwchsielle bildet (DT-AS 12 41 >14). Der m der Schaltanlage herrschende Gasdruck b(--.iehi auch im Bereich der Funkenstrecke, da deren Kapselung dtiich eine Druckausgleiehsoflnung mit der umgebenden Gas atmosphäre verbunden ist. In Reihe mit der Funken strecke ist ein spannungsabhängiger Widerstand geschaltet.

Überspannungsableiter der ansonsten in I lothspannungsanlagen verwendeten Bauart besitzen eine aus einer Vielzahl einzelner Funkenstrecken zusammengesetzte Funkenstrecke. ili<- i.. e.iier Snckstolf aimoiphare arbeitet. Sticksiolf hai sich .ils ein tür ilic Arbeitsweise von Ableitern besonders geeigneies (ias erwiesen. Verwendet man stall dessen d.is zur Isolierung von meiallgekapselten Hochspannungsanlageii besonders geeignete (ias Schwelelhexalluorid. so \er größen sich bereits bei Normaldruck die Ansprcchspannung einer gegebenen Funkenstrecke aiii ciw.i den doppellen Wort. Fntsprechend höher wird die Ansprechspaiinung. wenn das Schwefelhexafluorid 1111 ter höherem Druck steht, wie dies in den Schaltanlagen üblich ist. /war läßt sich die Ansprechspannung des Überspannungsabieiters auf einen gewünschten Wen bringen, indem die Anzahl der Teilfunkensirecken einsprechend verringert wird; dies verändert aber die üb rigen charakteristischen Figenschaften des Ableiters, insbesondere das L.öschvermögen.

Bei einem weiteren bekannten I iberspannung-.-ableiter (LJS-PS 3b 24 450) für mit SIV oder einem anderen Isoliergas gefüllte nietallgekapselte Schaltanlagen, der in einer eigenen rohrförmigen, ebenfalls mit dem unter Überdruck stehenden SFh der Anlage gefüllten Gehäuse untergebracht ist. wird zur Verhinderung einer Änderung der Ansprechspannung ein gasdichter Abschluß des die Funkenstrccken einhaltenden Isolierrohres gegenüber dem äußeren, mit Isoliergas erfüllten Raum vorgesehen, wodurch das Fändringen lies SFh-Gases in das Isolierrohrinnere vermieden werden soll. Abgesehen davon, daß es sich beim Bekannten um einen von der Frfindiing abweichenden Aufbau des Oberspannungsableiters handelt, denn dort isl ein normaler, d. h. in einem eigenen — bei der Frfindung nicht vorhandenen — Isoliergehäuse angeordneter Überspannungsableiter in einer Mctallkapsclung untergebracht, würde bei einem nicht völlig auszuschließenden Leckwerden der Dichtungen die .Schutzwirkung des Ableiters beeinträchtigt.

Der Frfindung liegi die Aufgabe zugrunde, einerseits für die Isolierung einer metallgekapselien llochspannungsanlugc und die Rillung eines zugeordneten Überspannungsableiter der eingangs genannten Art dasselbe Gas zu verwenden, andererseits aber dafür zu sorgen, daß der Überspannungsableiter die gewünschte Schutzwirkung zuverlässig erfüllt.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von den Bestandteilen des Überspannungsableiter* zumindest der Hauptteil der Funkenstrecke in dem gesonderten, von der Rohrleitung gespeisten Ga;raum untergebracht ist, die eine

jpp pruck auf einem gleichbleibenden und gegenüber dem Druck in der übrigen Schaltanlage verminderten Wert haltende Einrichtung aufweist. Dadurch ergeben lieh bessere Bedingungen für die Funktion der Ftinkenitrecke, so daß die gewünschten Werte für die Ansprechspannung und das I .aschvermögen eingehalicn werden können.

In dem Raum mit vermindertem Druck kann die gejaiiite Funkenstrecke untergebracht werden, was den Vorteil eines einfachen mechanischen Aufbaus nut sich |₀ bringt. Wird jedoch in diesen Raum nur der llaupiieil, d.h. die überwiegende Anzahl der Teilfunkensirecken cinbez.ogen, so besteht die Möglichkeit, den verbleibenden kleineren Teil als Trigger- oder Zündfunkensirecke auszubilden. ..

Für den Betrieb des Überspannungsableiter kann es vorteilhaft sein, zwei getrennte Gasrüiime fur die Funkenstrecke und den spannungsabhängigen Wideriiand vorzusehen. Unter Funkenstrecke ist hierbei, wie bereits erwähnt, eine Reihenschaltung einer Vielzahl von Einzelfunkenstrecken zu verstellen, während in gleicher Weise tier spannungsabhängige Widerstand »us einer Säule von einzelnen Widerstandskörper!! gebildet sein kann. Die Trennung der Gasräwmc ermöglicht es. unterschiedliche Gasdrücke aufrechtzuerhalten. Insbesondere kann der den Abieilwiderstand einhaltende Raum durch eine Rohrleitung mit unter dem Pruck der Schaltanlage stehenden Gas gefüllt sein. Dadurch wird die Überschlagsicherheil des Ableitwidcrstandes bei Beanspruchung mit hohen Stolist rnmen yc verbessert.

In der Rohrleitung /wischen dem Überspannungsableiter und der Kapselung der Schaltanlage kann ein Rückschlagventil angeordnet sein. Dieses Ventil verhindert den Übertritt von Zersetzungsprodukten des 1= Gases aus dem Überspannungsableiter in die I lochspannungsschaltanlage. Sind, wie zuvor erwähnt, zwei gelrennte Gasräume vorhanden und sind diese durch gesonderte Rohrleitungen mit der Schaltanlage verbunden, se. empfiehlt es sich, in jede dieser Rohrleitungen ein Rückschlagventil einzusetzen. Ls kann aber auch die den gleichbleibenden verminderten Druck haltende Einrichtung zusätzlich mit der Rückschlagfunktion ausgestattet sein. Von Bedeutung sind Rückschlagventile dieser Art insbesondere im F'all der Überlastung des Überspannungsabieiters, bei der einzelne Bestandteile durch Lichtbogeneinwirkung unter Gasentwicklung zerstört werden können.

Wird nicht die gesamte Funkenstrecke in einen Raum mit vermindertem Druck eingesetzt, sondern nur ihr Hauptteil, so kann der verbleibende kleinere Teil der Funkenstrecke in einem gesonderten Gasraum angeordnet sein, der ein von dem Isoliergas der übrigen Schaltanlage verschiedenes und zu einer niedrigeren Ansprechspannung führendes Gas enthält. Dadurch s? wirkt dieser kleinere Teil der Funkenstrecke als Zündfunkenstrecke. Beim Auftreten einer Überspannung spricht daher zuerst die Zündfunkenstrecke an. so daß die Spannung an den llauptleil der FiinkeriMrcekc gelegt wird und diese ebenfalls zündet.

Zusätzlich kann der als Zündfunkenstrecke ausgebildete Teil der Funkenstrecke noch mit einer Triggercinrichtung versehen sein, die in Abhängigkeit vom Auftreten einer Überspannung steuerbar ist. Dadurch können gewünschte An.prechWertc präzise eingehalten werden.

Um über längere Zeiträume die Schutzwirkung des Überspannungsableiter; mit möglichst geringer ToIcnin/ aufrechtzuerhalten, kommt es darauf an, daß sich die Ansprechspannung der Funkenstrecke des Überspannungsableiiers möglichst wenig ändert. Dies kann dadurch geschehen, daß der Überspannungsableiter in einen Gaskreislauf eingeschaltet wird, der eine l'umpe und ein Filter enthalt. Auf diese Weise kann die Gasfüllung von Verunreinigungen befreit werden, die eine Veränderung der Ansprechspannung bewirken könnten. Die Zuordnung des Überspannungsableiter zu der I lochspannungsschalianlage gibt die Möglichkeit, diese Zusatzeinrichtung mit verhältnismäßig geringem Aufwand einzusetzen, da Einrichtungen für die Gasreinigung häufig schon vorgesehen sind.

Die Erfindung wirJ im folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Teil einer metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage mit einem ebenfalls meiallgekap',elten Überspannungsableiter;

Fig.?, i und 4 /eigen in vereinfachter Darstellung unterschiedliche Ausführungen Jes Überspannungsableiters und seiner Versorgung mit 'soliergas.

In F i g. 1 ist schemaiiseh vereinfacht eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage für beispielsweise 110 kV dargestellt. Die Anlage umfaßt ein dreiphasiges Doppelsammclschienensystem mi; den Sammelschienen 1 und 2. den an diese angeschlossenen Leistungsschalter!! 3 und 4. die mittels einer Durchführung S miteinander verbunden sind, und eine Durchführung 6. die eine Anschlußstelle 7 fin ein Kabel oder eine Freileitung besitzt. Ein von der Durchführung 5 ausgehender Leiter 8 verbindet die Anschlußstelle 7 mit den ixistungssehaliern 3 und 4.

Lin ebenfalls metallgekapselter Überspannungsableiter 9 ist unterhalb der Kapselung 10 der Hochspannungsschaltanlage angeordnet und mit dieser durch eine druckfeste Durchführung Π verbunden. Der Durchführungsleiler steht mit dem Leiter 8 in der Kapselung 10 über einen Leiter 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 is;, die den Druck des in der Kapselung 10 befindlichen Isoliergases vermindert und unabhängig von dem Druck in der Kapselung 10 auf dem verminderten Wert hält. Die Einrichtung 16 kann nach der An eines Druckredu/ierventils ausgebildet sein und kann zugleich eine Sicherung ge gen Übertritt des Gases vom Überspannungsableiter 9 zur Kapselung l0 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 I i g. 2 sind in vereinfachter Form die Kapselung 10 der Hochspannungsschaltanlage und der Überspannungsableiter 9 nochmals dargestellt, /wischen diesen beiden Feinheiten ist eine Rohrleitung 20 angeordnet, in die eine l'umpe 21 und ein Reduzierventil 22 eingeschaltet sind. In eine weitere Rohrleitung 23 zwischen der Kapselung 10 und dem Überspannungsableiter 9 ist eine FiltcreinriehUing 24 eingefügt. Dadurch ist die Gasfüllung des Überspannungsablciters in einen Kreislauf einbezogen, so daß der Überspannungsableiter 9 stets gereinigtes Gas erhält und seine Ansprochspannung weitgehend konstant bleibt. Die Beseitigung von Zersetzungsprodukten des Gases bewirkt auch, daß die Funkenstrecke und der

Abhitwidersiand nicht angegriffen werden.

In dem Ausführungsbeispiel gcmiiU der I i g. 3 ist ein Überspannungsableiter 30 vorgesehen, der einen gesonderien Gasraum 31 für die Funkenstrecke 32 und einen weiteren Gasraum 33 für die Ablcilwidersiände 34 besitzt. Der Cjasrauni .31 ist in einen Kreislauf einbezogen, der ähnlich wie in I·" i g. 2 gestaltet ist und dementsprechend Rohrleitungen .35 und .36 umfallt, in die eine Pumpe, ein Reduzierventil und eine Fillereinrichlung eingeschaltet sind.

Der Gasraum .33 ist in F i g. 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 gewühlt. Da mit steigendem Druck das Isoliervermögen des Gases zunimmt, wird auf diese Weise eine besondere Sicherheit gegen Überschläge an den Ableitwiderständen bei der Beanspruchung mit Sioßströmcn erreicht.

In F i g. 3 ist ferner gestrichelt eine Rohrleitung 37 eingezeichnet, durch die der Gasraum 33 mit der Kapselung 10 verbunden ist, so dall in dem Gasraum 3? derselbe Druck wie in der Kapselung 10 herrscht. Hin im Zuge der Rohrleitung 37 befindliches Rückschlagventil 38 verhindert, daß bei einer Überlastung des AIv lciters verunreinigtes Gas in die Kapselung 10 gedrückt werden kann.

Der Überspannungsableiter 40 in dem Aiisführungsbeispiel gemäß der Fig.4 besitzt ebenfalls einen gesonderten Gasraum 41 für die Ableitwiderstände. Die Funkenstrecke dieses Übcrspannungsablciters ist in zwei Tcilfunkcnstrcckcn 42 und 43 aufgeteilt, die wiederum in gesonderten Gasräumen 44 bzw. 45 untergebracht sind. Die Funkenstrecke 43 ist als Zündfunkenstrecke ausgebildet und steht über eine Triggercinrich lung 4f> mit l.rde in Verbindung. Der Aufbau und die Wirkungsweise von Triggcrcinrichtungen und Ziindfunkenstrecken sind an sich bekannt und werden an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Der Gasnuim 41 für die Ableitwiderstände ist abgeschlossen dargestellt, er kann jedoch auch in der beschriebenen Weise mit

ίο dem Innenraum der Kapselung 10 verbunden sein.

Der Gasraum 45 der Zündfunkenstrceke 42 kann ein anderes Gas enthalten, als für die Füllung der Schaltanlage vorgesehen ist. Hierzu kann beispielsweise, wie bei Übcrspannungsablcilern an sich bekannt. Stickstoff

is benutzt werden. Wird die Ansprechspannung diesel Teilfunkenstrecke niedriger als die Ansprechspannung der Teilfiinkcnstreeke 42 gewählt, so erhält wian eine selbsttätige Triggcrung und damit ebenfalls einen besonders zuverlässigen Schutz der Schaltanlage.

jo Die vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Möglichkeiten zur Unterteilung des Übcrspannungsableiters in getrennte Ciasräume und deren Füllung mil einem Gas oder ihrer Verbindung mit dem Innenraum der Schaltanlage können miteinander kombiniert wer

2S den. Wesentlich ist in jedem Fall, daß der llauptteil dei Funkenstrecke des Überspannungsabieiters mit dem für die Hochspannungsschaltanlage verwendeten Isoliergas unter konstantem und vermindertem Drucl. gefüllt ist. wodurch das erwünschte Verhältnis di-<·

yo Ansprechspannung zur l.öschspannung erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Metallgekapselte I lochspaniuingssehalianlagc mit Isolierung durch ein von I.uft verschiedenes s CJus hoher dielektrischer Festigkeit und einem der Anlage zugeordneten und mittels desselben Gases isolierten Überspannungsableiter, der eine eigene Metallkapselung besitzt, deren Innenraum mit dem Kapselungsinne'iraum der übrigen Schallanlage durch eine den Druck des Isoliergases aufrechthaltende Rohrleitung verbunden ist, dad ure Ii gekennzeichnet, daß von den Bestandteilen des Überspannungsabieiters (9) zumindest der llaupiteil der Funkenstrecke in dem gesonderten von der Rohrleitung (15) gespeisten Gasraum (14) untergebracht ist, die eine den Druck auf einen gleichbleibenden und gegenüber dem Druck in der übrigen Schaltanlage verminderten Wen haltende [-"inrichtung (16) aufweist (I 1 g. 1).

2. Mer.i'lgckapselte I lochspannungsschaltanlage nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Abieilwiderstand (34) des Überspanniingsableiiers (9) in einem weiteren, gesonderten Gasraum (33) untergebracht isl (I- i g. 3).

3. Metallgekapselt Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der den Ableitwiderstand (34) einhaltende Gasraum (33) des Üherspannuiigsableiiers (30) durch eine Rohrleitung (37) mit i'nier dem Druck der Schalliinlage stellendem Gas gefüllt ist (F i g. 3).

4. Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, djdurch gekennzeichnet, daß in der Rohrleitung (37) zwischen dem Überspannungsableiter (30) und der Kapselung (10) der Schalliinlage ein Rückschlagventil (38) angeordnei ist (F ig. 3).

5. Metallgekapselt·.: I lochspannungsschalianlagc nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Teil (43) der Funkensirecke in einem weiteren gesonderten Gasraum (45) angeordnet isl. der ein von dem Isoliergas der übrigen Schaltanlage verschiedenes und /u einer niedrigeren Ansprechspannung führendes Gas enthält, und daß dieser Teil der Funkensirecke als Ziindfunkenstrecke ausgebildet ist.

b. Metallgekapselt I lochspannungsschaltanlagc nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der ids Zi'mdfunkenstreeke ausgebildete Teil (43) der Funkenstrecke durch eine Triggereinrichtung (46) in so Abhängigkeil 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) Lind ein Filter (24) enthält (F ig. 2).