DE2360071A1

DE2360071A1 - Gekapselte, sf tief 6 -isolierte hochspannungseinrichtung

Info

Publication number: DE2360071A1
Application number: DE2360071A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Rer Nat Mueller; Friedrich Richter; Heinz-H Dr Ing Schramm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-29
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1975-06-12
Also published as: JPS5085887A; FR2253256A1; CH580346A5; FR2253256B1; GB1489902A; IT1025997B; US4074064A; DE2360071C2; JPS5535896U

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, ?- "J- NOV. B73 Berlin und München . Werner-von-Sieraens-Str.

Unser Zeichen: VPA 73/3818 He/Un

Gekapselte, SFg-isolierte Hochspannungseinrichtung

Es ist bekannt, in gekapselte, z.B. metallgekapselte, gas-' isolierte Hochspannungseinrichtungen, z.B. Hochspannungsleitungen, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden elektrischen Leiter, die zum Führen der Hochspannung bestimmt sind, mittels Isolierstoffkörpern gegenüber der vorzugsweise geerdeten, elektrisch leitenden Kapselung abzustützen (vgl. DT-OS 2 118.176). Auch in metallgekapselten Hochspannungsschaltgeräten mit einem gasförmigen Isoliermittel, wie z.B. Schwefelhexafluorid, können die Hochspannungsleiter aus Aluminium bestehen. Im Störungsfall, insbesondere bei einem Durchschlag des Dielektrikums, bildet sich zwischen dem elektrischen, die Hochspannung führenden Leiter und der äußeren Kapselung ein Lichtbogen aus, der zumindest an den Stellen, an denen er längere Zeit stehen bleibt, zu einer hohen thermischen Belastung der Hochspannungseinrichtung führt und' wegen der aus Kostengründen erwünschten Wahl eines Aluminiumwerkstoffes als Material für den elektrischen Leiter auch zu einer zusätzlichen Belastung der Kapselung und des elektrischen Leiters führen kann.

Unter der Einwirkung eines stehenden Lichtbogens und der da- ■ mit verbundenen Erhitzung im Bereich des Lichtbogens werden sowohl die Metallteile erhitzt, als auch bei Verwendung von Schwefelhexafluorid als Isoliergas Teile dieses Isoliergases dissoziiert. Das aus dem Schwefelhexafluorid abgespaltene Fluor reagiert oberhalb einer bestimmten kritischen Temperatur mit dem Aluminium, wobei die chemische Reaktion exotherm erfolgt. Somit wird ein chemischer Prozeß in Gang gesetzt,

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der auch nach dem Erlöschen des elektrischen Lichtbogens zu einer Zerstörung der Hochspannungseinrichtung führen kann, weil der eingeleitete exotherme chemische Prozeß zu weiterer Dissoziierung des Isoliergases führen kann und so die Hochspannungseinrichtung gefährdet.

Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte, mit Schwefelhexafluorid isolierte Hochspannungseinrichtung mit mindestens einem Hochspannung führenden elektrischen Leiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, der mittels Isolierstoffkörpern gegenüber der Kapselung abgestützt ist.

Zur Erhöhung der Resistenz der Hochspannungseinrichtung gegen mittelbare und unmittelbare Lichtbogeneinwirkung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der elektrische Leiter an den Stellen größter Lichtbogenbeanspruchung eine der Kapselung zugewandte Fläche aus einem lichtbogenresistenten, elektrisch leitenden Material aufweist.

Als lichtbogenresistentes Material kommen dabei Stoffe in Betracht, deren Reaktionswärme bei der Reaktion mit Fluor kleiner ist als die Reaktionsenthalpie, die für eine chemische Reaktion des unter Lichtbogeneinfluß aus dem SFg frei gewordenen Fluors mit dem Leitermaterial erforderlich ist. Derartige Materialien sind beispielsweise Kupfer für den elektrischen Leiter und Stahl für die Kapselung.

Bevorzugt ist die Leiterfläche aus lichtbogenresistentem Material von einem den elektrischen Leiter umgebenden Schirmkörper gebildet. Die Fläche kann aber auch von einem Längsabschnitt des elektrischen Leiters gebildet sein. In beiden Fällen gelingt es, bei einer gekapselten, gasisolierten Hochspannungseinrichtung die Vorzüge der Verwendung von Aluminium als Leitermaterial mit denen der herkömmlichen Hochspannungs-

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einrichtungen mit Stahl als Kapselungsmaterial und Kupfer als. Leitermaterial zu verbinden.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Kapselung zumindeet im Bereich'der Leiterfläche mit einer lichtbogenresistenten inneren Oberfläche versehen ist. Eine derartige Ausführung ist beispielsweise in der DT-OS 2 059 330 beschrieben.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer mit SF/--isolierten, metallgekapselten Hochspannungseinrichtung nach der Erfindung, bei der dafür gesorgt wird, daß der Lichtbogen nach dem Entstehen durch elektrodynamische Kräfte zu laufen beginnt und nur an vorbestimmten Stellen stehen bleiben kann, wobei diese Stellen beispielsweise durch den elektrischen Leiter abstützende Isolierstoffkörper erzeugt sind, die den lichten Querschnitt der Kapselung lichtbogenundurchlässig ausfüllen, ist die Leiterfläche und die innere lichtbogenresisten-, te Kapselungsoberfläche zu beiden Seiten dieser Isolierstoffkörper vorgesehen.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert*

In Fig. 1 ist eine gekapselte, gasisolierte Hochspannungseinrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.

Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hochspannungseinrichtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist als Hochspannungseinrichtung eine metallgekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsleitung zur Übertragung elektrischer Energie in einem Längsschnitt zum Teil dargestellt. Die Hochspannungsleitung besteht aus einer vorzugsweise rohrförmigen Kapselung 1 und einem elektrischen Leiter

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2, der die Hochspannung führt und mittels eines scheibenförmigen Isolierstoffkörpers 3 gegenüber der Kapselung gehalten ist. Im Innern der Kapselung 1 ist als gasförmiges Isoliermittel Schwefelhexafluorid eingefüllt. Zur Erhöhung der Lichtbogenresistenz ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der elektrische Leiter 2, der im wesentlichen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, im Bereich des den Querschnitt der Kapselung 1 lichtbogenundurchlässig ausfüllenden Stützisolators 3, d.h. also an den Stellen, an denen ein während des Betriebes entstehender Lichtbogen verharrt, von einem Leiterabschnitt 2a fortgesetzt, der aus einem Material besteht, dessen Reaktionswärme kleiner ist als diejenige Reaktionswärme, die für eine chemische Reaktion des unter Lichtbogeneinfluß aus dem Schwefelhexafluorid frei gewordenen Fluors mit dem Material des Leiterabschnittes 2a erforderlich ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Leiterabschnitt 2a aus Kupfer. Er bildet somit an den Stellen größter Lichtbogenbeanspruchung eine der Kapselung 1 zugewandte Fläche 2b aus einem lichtbogenresistenten, elektrisch leitenden Material.

Anstelle des in der Figur 1 dargestellten Längsabschnittes 2a des elektrischen Leiters 2 kann diese lichtbogenresistente Fläche 2b auch, wie die Figur 2 in einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt, von einem den aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Leiter 2 umgebenden Schirmkörper 4 gebildet sein, der vorzugsweise aus Kupfer besteht.

In beiden Ausführungsbeispielen ist zusätzlich die Kapselung

1 zumindest im Bereich der Fläche 2b des elektrischen Leiters

2 mit einer lichtbogenresistenten inneren Oberfläche 5 versehen. Da die Ausführungsformen gemäß der Erfindung am Beispiel eines lichtbogenundurchlässigen Isolierstoffkörpers als eine der Stellen, wo ein entstehender Lichtbogen stehen bleiben

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kann, beschrieben sind, sind zu beiden Seiten des Isolierstoffkörpers 3 die lichtbogenresistente Leiterfläche 2b und die innerenlichtbogenresisten Kapselungsoberflächen 5 vorgesehen. Die Kapselungsoberfläche 5 kann ebenfalls aus Kupfer oder aber aus Stahl bestehen. Auch für die Materialwahl der Kapselungsoberfläche an den Stellen größter Lichtbogenbeanspruchung sollte darauf geachtet werden, daß der Reaktionswärmewert des Materials kleiner ist als diejenige Reaktionswärme, die für eine chemische Reaktion des unter Lichtbogeneinfluß aus dem SFg frei gewordenen Fluors mit dem Material erforderlich ist.

Durch die Anwendung der Erfindung ist nicht nur die Lichtbogenbeständigkeit der gekapselten, gasisolierten Hochspannungseinrichtung nach der Erfindung gegen unmittelbare Einwirkung des Lichtbogens, insbesondere eines stehenden Lichtbogens, erhöht, es ergeben sich auch keine Beschädigungen oder Gefährdungen der Hochspannungseinrichtung durch mittelbare Lichtbogeneinflüsse, insbesondere durch exotherme chemische Reaktionen. Der in der Anwendung von Aluminium oder Äluminiumlegierungen als Material für den elektrischen Leiter und gegebenenfalls auch der Kapselung liegende Vorteil kann durch Anwendung der Erfindung, nur an den Stellen größter Lichtbogenbeanspruchung besondere Maßnahmen zu treffen, weitgehend beibehalten werden.

2 Figuren .

6 Ansprüche ·

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Claims

Patentansprüche ■

■K/5ekapselte, mit Schwefelhexafluorid isolierte Hochspannungseinrichtung mit mindestens einem Hochspannung führenden elektrischen Leiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, der mittels Isolierstoffkörpern gegenüber der Kapselung abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (2) an den Stellen größter Lichtbogenbeanspruchung eine der Kapselung (1) zugewandte Fläche (2b) aus einem lichtbogenresistenten, elektrisch leitenden Material aufweist.
2. Hochspannungseinrichtung nach Anspruch 1 mit SFg als Isoliergas, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2b) aus einem Material besteht, dessen Reaktionsenthalpie kleiner ist als diejenige, die bei einer chemischen Reaktion des unter Lichtbogeneinfluß aus dem SFg frei gewordenen Fluors mit dem Leitermaterial entsteht.
3. Hochspannungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2b) von einem den elektrischen Leiter (2) umgebenden Schirmkörper (4) gebildet ist.
4. Hochspannungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2b) von einem Längsabschnitt (2a) des elektrischen Leiters (2) gebildet ist.
5- Hochspannungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung (1) zumindest im Bereich der Fläche (2b) des elektrischen Leiters (2) mit einer lichtbogenresistenten inneren Oberfläche (5) versehen ist.
6. Hochspannungs einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterfläche (2b) und die inneren lichtbogen-

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resistenten Kapselungsoberflächen (5.) zu beiden Seiten von Isolierstoffkörpern (3) vorgesehen sind, die den lichten Querschnitt der Kapselung (1) lichtbogenundurchlässig ausfüllen.

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