DE2509326C3

DE2509326C3 - Metal-enclosed, gas-insulated high-voltage switchgear

Info

Publication number: DE2509326C3
Application number: DE19752509326
Authority: DE
Inventors: Lothar 1000 Berlin Hashoff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2509326B2; DE2509326A1; JPS5547547B2; JPS51110645A

Description

Zum Schutz vollgekapselter, gasisolierter Hochspannungsschaltanlagen gegen die Auswirkungen von elektrischen Oberschlägen können sogenannte Überspannungsableiter verwendet were -ti. Überspannungsableiter sind elektrische Geräte, die aus einer Reihenschaltung einer Funkenstrecke und eines nichtlinearen Widerstandes bestehen. Die Funkenstrecke spricht bei Überspannungen an, wobei der Widerstand den Lichtbogenstrom begrenzt und die Funkenstrecke selbsttätig im Stromnulldurchgang zum Erlöschen bringtTo protect fully encapsulated, gas-insulated high-voltage switchgear against the effects of electrical flashovers, so-called surge arresters can be used. Surge arresters are electrical devices that consist of a series connection of a spark gap and a non-linear Resistance. The spark gap responds to overvoltages, with the resistance being the Arc current is limited and the spark gap automatically extinguishes when the current passes through zero brings

Ferner sind zum Schutz von gasisolierten Anlagen Schutzeinrichtungen bekannt, bei der eine Solldurchschlagsstelle vorgesehen ist. Unter der Lichtbogeneinwirkung dieser Durchschlagsstrecke wird eine von einem Schmelzleiter arretierte, gespannte Einschaltfeder eines Kurzschließers ausgelöst und damit die Einschaltung des Kurzschließers bewirkt Derartige Schutzeinrichtungen setzen bei Auftreten von elektrischen Überschlägen die Anlage auf Dauer außer Betrieb.Furthermore, protective devices are known for the protection of gas-insulated systems, in which a predetermined breakdown point is provided. Under the effect of the arcing of this breakdown gap, one of a fusible conductor locked, tensioned closing spring of a short circuiter triggered and thus the The short-circuiter is switched on. Such protective devices permanently disable the system in the event of electrical flashovers Operation.

Die Erfindung bezieht sich auf eine metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsschaltanlage mit mindestens einem Leistungsschalter, einem Trennschalter und weiteren Geräten, wie Erdungsschaltern, Wandlern u.dgl., die mindestens einen innerhalb der geerdeten Kapselung isoliert abgestützten, die Hochspannung führenden Leiter haben, und mit einer zwischen Hochspannungs- und Erdpotential angeordneten SoII-durehsehlagsstelle, bei deren Ansprechen der Leistungs;The invention relates to a metal-enclosed, gas-insulated high-voltage switchgear with at least one circuit breaker, a disconnector and other devices, such as earthing switches, converters, etc., the at least one within the earthed Encapsulation insulated supported, which have high voltage conductors, and with one between High-voltage and earth potential arranged target failure point, when they respond, the power; schalter ausgelöst wird.switch is triggered.

Eine derartige metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsschaltanlage ist aus der DD-PS 1 01 518 bekannt. Als Schutzeinrichtung ist eine Solldurchschlagsstelle als Teil einer Zündeinrichtung für einen Explosivantrieb eines Schaltgerätes vorgesehen, der von einem Durchschlag ausgelöst wird. Mit Hilfe derSuch a metal-enclosed, gas-insulated high-voltage switchgear is from DD-PS 1 01 518 known. As a protective device, a target breakdown point is part of an ignition device for a Explosive drive of a switching device provided, which is triggered by a breakdown. With the help of Schutzeinrichtung wird die gasisolierte Hochspannungsschaltanlage auf Dauer außer Betrieb gesetzt, wenn ein Lichtbogen infolge einer Überspannung vorgelegen hatProtective device, the gas-insulated high-voltage switchgear is permanently out of operation, if there was an arc as a result of an overvoltage

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile von Überspannungsableitern mit selbsttätigem Betrieb eine Anordnung anzugeben, die aus einer Funkenstrecke und Widerständen bestehende große und aufwendige sowieProceeding from this, the invention is based on the object of maintaining the advantages of surge arresters with automatic operation Arrangement to indicate the large and complex as well as consisting of a spark gap and resistors

ίο teuere Überspannungsableiter ersetzt und insbesondere für Hochspannungsschaltanlagen höherer Spannungsebenen oberhalb von 220 kV geeignet istίο replaced expensive surge arresters and in particular is suitable for high-voltage switchgear with higher voltage levels above 220 kV

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Solldurchschlagsstelle mit einem schnellschaltendenAccording to the invention, this is achieved in that the Target breakdown point with a fast switching Trennschalter in Reihe geschaltet ist, der nach dem Ansprechen der Solldurchschlagsstelle und einer davon eingeleiteten Kurzunterbrechungsschaltung des KU-fähig ausgeführten Leistungsschalters in der stromlosen Pause der Kurzunterbrechung öffnetDisconnector is connected in series, after the Addressing the target breakdown point and one of the short interruption circuits initiated by the KU-capable circuit breaker in the de-energized Break of the short break opens

Beim Auftreten einer Überspannung, die die Spannungsfestigkeit der Solldurchschlagsstelle übersteigt, wird ein Lichtbogen gezündet, der von der Schutzeinrichtung der Anlage, d. h. dem Auslöser des zugehörigen Leistungsschalters, erfaßt wird, derart, daß der LeiIf an overvoltage occurs that exceeds the dielectric strength of the nominal breakdown point, an arc is ignited, which is controlled by the protective device of the system, i. H. the trigger of the associated Circuit breaker, is detected in such a way that the Lei stungsschalier ausschaltet Da dieser Leistungsschalter für Kurzunterbrechung ausgelegt ist, schaltet er nach einer vorbestimmte«), stromlosen Pause die Anlage wieder ein. In dieser stromlosen Pause der Kurzunterbrechung öffnet der mit der Solldurchschlagsstelle instungsschalier turns off As this circuit breaker is designed for short interruptions, it switches the system on after a predetermined, de-energized pause back on. In this currentless pause of the short interruption, the one with the target breakdown point in opens

M Reihe geschaltete schnellschaltende Trennschalter, so daß der Lichtbogen der Solldurchschlagsstelle mit Sicherheit abgeschaltet bleibt M series connected fast-switching disconnectors, so that the arc of the target breakdown location remains disabled with safety

Bei der Erfindung wird vorausgesetzt, daß der Leistungsschalter fähig ist, KurzunterbrechungsschalIn the invention, it is assumed that the circuit breaker is capable of short-circuit breaker tungen auszuführen. Dies ist an sich bekannt, z. B. aus dem Buch von Titze »Fehler und Fehlerschutz in elektrischen Drehstromanlagen«, 2. Band, Springer-Verlag Wien 1953, Seiten 222 bis 224. Mit besonderem Vorteil ist bei der Erfindung dieto carry out. This is known per se, e.g. B. off the book by Titze "Faults and fault protection in electrical three-phase systems", Volume 2, Springer-Verlag Vienna 1953, pages 222 to 224. With the invention is particularly advantageous

Solldurchschlagsstelle eine gasisolierte FunkenstreckeTarget breakdown point a gas-insulated spark gap

mit Elektroden aus lichtbogenbes'ändigem Material.with electrodes made of arc-resistant material.

Dabei kann als Gasisolation das gasförmige Medium derThe gaseous medium of the Hochspannungsschaltanlage verwendet werden.High voltage switchgear can be used. Um Wirkungen des Lichtbogens, insbesondereTo effects of the arc, in particular

Einwirkungen von Zersetzungsprodukten, auf die Anlagenteile zu vermeiden, ist zweckmäßig zwischen Trennschalter und Funkenstrecke eine Schottung vorgesehen. Der Abbrand an der SolldurchschlagstelleIt is advisable to avoid the effects of decomposition products on the system components Isolation switch and spark gap are provided with a partition. The burn at the intended breakthrough point

* kann gering und gleichzeitig auch die Rate der* can be low and at the same time the rate of

ta Zersetzungsprodukte niedrig gehalten werden, wenn die Elektroden der Solldurchschlagstelle bevorzugt zumindest teilweise aus Graphit hergestellt sind. Ta decomposition products are kept low if the electrodes of the desired breakdown point are preferably at least partially made of graphite.

Auf diese Weise kann der Überspannungsschutz mehrfach verwendet werden, ohne daß ein Eingriff inIn this way, the overvoltage protection can be used several times without interfering with

■>■> die Anlage zu Wartungszwecken erforderlich ist■> ■> the system is required for maintenance purposes

Anhand der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel einer metallgekapselten, gasisolierten Hochspannungsschaltanlage nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.Based on the drawing, an exemplary embodiment of a metal-enclosed, gas-insulated high-voltage switchgear according to the invention is described and the Function explained.

e>o Die Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Teil einer Hochspannungsschaltanlage nach der Erfindung.e> o Fig. 1 shows in section part of a High voltage switchgear according to the invention.

In Fig.2 ist ein Prinzipschaltbild schematisch dargestellt.A basic circuit diagram is shown schematically in FIG shown.

Die Fig. 1 zeigt die metallene Kapselung 1 einer Hochspannungsschaltanlage, die rohrförmig ausgebildet und auf einem geringen Spannungspotential liegt, vorzugsweise geerdet ist. Die Kapselung enthält in ihrem Innenraum 2 als gasförmiges IsoliermittelFig. 1 shows the metal encapsulation 1 of a high-voltage switchgear, which is tubular and is at a low voltage potential, is preferably earthed. The interior of the encapsulation contains 2 as a gaseous insulating medium

Schwefelhexafluorid unter einem bestimmten Druck von beispielsweise 4 bar und mindestens einen die Hochspannung führenden Leiter 3, der sich mit Hilfe von Isolierstoffkörpern 4 an der Kapselung 1 abstützt An die Hochspannungsschaltanlage ist über einen Flansch 5 ein Abzweig 6 angeschlossen, der über einen Schottisolator 7 gasdicht vom Innenraum 2 der Anlage getrennt ist Der Abzweig 6 enthält zwei Rohrabschnitte 6a und 6b, die die Schutzeinrichtung für die Hochspannungsschaltanlage aufnimmt Im Rohrabschnitt 6a ist ein schnellschaltender Trennschalter 8 angeordnet, während .«tich im Rohrabschnitt 6b eine von zwei sich gegenüberstehenden Elektroden 9a und 9b gebildete Lichtbogenbrennstrecke & befindet Zur Einstellung der Ansprechschwelle ist die Elektrode Bb in ihrem Abstand zur Elektrode 9a vorzugsweise über einen nicht weiter dargestellten, von außen zugänglichen konventionellen Antrieb, z. B. einen Spindelantrieb, einstellbar.Sulfur hexafluoride under a certain pressure of, for example, 4 bar and at least one conductor 3 carrying the high voltage, which is supported on the enclosure 1 with the help of insulating bodies 4 the inner space 2 of the plant is isolated the feeder 6 includes two tube portions 6a and 6b, which accommodates the protection device for high-voltage switchgear in the pipe portion 6a is a fast switching separation switches 8 arranged while. tich formed "in the tube portion 6b of one of two opposing electrodes 9a and 9b To set the response threshold, the distance between the electrode Bb and the electrode 9a is preferably via a conventional drive (not shown in greater detail) that is accessible from the outside, e.g. B. a spindle drive, adjustable.

Der Trennschalter 8 ist als schnellschaltender Trennschalter ausgebildet, d. h. er schaltet innerhalb der von einem kurzunterbrechungsfähigen Leistungsschalter bereitgestellten stromlosen Pause mit Sicherheit aus.The disconnector 8 is designed as a fast-switching disconnector, d. H. he switches within the de-energized break provided by a circuit breaker capable of short interruptions with certainty.

Tritt eine Überspannung auf, die zum Ansprechen der Lichtbogenbrennstrecke 9 führt, so gibt es einen Erdschluß, der den zugehörigen Leistungsschalter, der im Zuge des die Hochspannung führenden Leiters 3 liegt, auslöst Dieser Leistungsschalter ist voraussetzungsgemäß fähig, Kurzunterbrechungsschaltungen vorzunehmen, während deren Pausenzeit der Trennschalter 8 öffnet Hat der Leistungsschalter dementsprechend geöffnet so wird der Erdschluß aufgehoben und der Lichtbogen in der Lichtbogenbrennstrecke 9 gelöscht Sodann wird der Trennschalter, der z. B. ein Schnellschalter mit Federantrieb sein kann, geöffnet. Sobald der Leistungsschalter im Verlauf der Kurzunterbrechungbschaltung wieder einschaltet ist der auftretende Fehler abgeschaltet.If an overvoltage occurs which causes the arc gap 9 to respond, there is one Earth fault, the associated circuit breaker, which in the course of the high-voltage conductor 3 This circuit breaker is capable, according to the requirements, of short-break circuits undertake during the pause time the disconnector 8 opens the circuit breaker accordingly opened so the earth fault is canceled and the arc in the arc gap 9 deleted Then the circuit breaker, the z. B. a quick switch with spring drive can be opened. As soon as the circuit breaker switches on again in the course of the short-circuit interruption, the one that occurs Error switched off.

Diese Wirkungsweise geht auch aus dem aus F i g. 2 dargestellten Prinzipschaltbild hervor, bei dem gleiche Zeichen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In diesem Schaltbild ist mit 10 der für eine Kurzunterbrechungsschaltung fähige Leistungsschalter bezeichnetThis mode of operation is also based on FIG. 2 shown in the schematic diagram, with the same Characters are provided with the same reference numerals. In this circuit diagram, 10 is for a short break circuit capable circuit breakers

lü dessen Kontakt 11 von einem Antrieb 12 gesteuert wird. Der Antrieb 13 des Trennschalters 8 wird ebenso wie der Antrieb 12 des Leistungsschalters von einem Auslösegerät 14 gesteuert das über eine Leitung 15 den Erdschluß, d. h. das Ansprechen der Solldurchschlagstel-Ie 9, erfaßtlü whose contact 11 is controlled by a drive 12. The drive 13 of the disconnector 8 is just like the drive 12 of the circuit breaker of a Trip device 14 controls the earth fault via a line 15, d. H. the response of the target breakthrough 9, recorded

Durch Anwendung der Erfindung läßt sich ein Überspannungsschutz für gasisolierte Anlagen schaffen, die anstelle eines konventionellen Überspannungsableiter*, der aus einer Funkenstrecke und Widerständen besteht lediglich eine Solldurchschlagstelle mit einem wesentlich einfacheren schnellschakenden Trennschalter vorsieht Hierbei wird der Vorteil ausgenutzt daß in gekapselten, gasisolierten Anlagen eine Verschmutzung praktisch entfällt und so die Ansprechspannung der Solldurchschlagstelle bei gleichem Gasdruck konstant bleibt Diese Solldurchschlagstelle kann besonders vorteilhaft so ausgebildet sein, daß das elektrische Feld nur schwach inhogen ist damit die Ansprechspannung für alle Spannungsarten, Wellenformen und für beide Polaritäten annähernd gleich ist Für die Ausbildung der Solldurchschlagstelle ist also eine flache Kennlinie anzustreben.By using the invention, overvoltage protection for gas-insulated systems can be created, instead of a conventional surge arrester *, which consists of a spark gap and resistors there is only one breakdown point with a much simpler quick-acting disconnector Here, the advantage is used that there is pollution in encapsulated, gas-insulated systems practically omitted and so the response voltage of the target breakdown point is constant at the same gas pressure This desired breakdown point can be particularly advantageously designed so that the electric field The response voltage is therefore only slightly inhomogeneous for all types of voltage, waveforms and for both Polarities is approximately the same For the formation of the nominal breakdown point there is a flat characteristic curve to strive for.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsschaltanlage mit mindestens einem Leistungsschalter, einem Trennschalter und weiteren Geräten, wie Erdungsschaltern, Wandlern u.dgl, die mindestens einen innerhalb der geerdeten Kapselung isoliert abgestützten, die Hochspannung führenden Leiter haben, und mit einer zwischen Hochspannungs- und Erdpotential angeordneten Solldurchschlagsstelle, bei deren Ansprechen der Leistungsschalter ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Solldurchschlagsstelle (9) mit einem schnellschaltenden Trennschalter (8) in Reihe geschaltet ist, der nach dem Ansprechen der Solldurchschlagsstelle (9) und einer davon eingeleiteten Kurzunterbrechungsschaltung des KU-fähig ausgeführten Leistungsschalters (U) in der stromlosen Pause der Kurzunterbrechung öffnet1. Metal-enclosed, gas-insulated high-voltage switchgear with at least one circuit breaker, one disconnector and other devices, such as Earthing switches, converters, and the like that isolate at least one within the earthed enclosure supported conductors carrying high voltage, and with one between high voltage and Setpoint breakdown point arranged at ground potential, when the circuit breaker is triggered, characterized in that the nominal breakdown point (9) is connected in series with a fast-switching disconnector (8) which after the target breakdown point (9) has responded and a short interruption circuit initiated by the KU-capable circuit breaker (U) opens in the currentless pause of the short interruption

2. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solldurchschlagsstelle (9) eine gasisolierte Funkenstrecke mit Elektroden (9a, 9b) aus lichtbogenbeständigem Material ist2. High-voltage switchgear according to claim 1, characterized in that the nominal breakdown point (9) is a gas-insulated spark gap with electrodes (9a, 9b) made of arc-resistant material

3. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (9a, 9b) zumindest teilweise aus Graphit bestehen.3. High-voltage switchgear according to claim 2, characterized in that the electrodes (9a, 9b) consist at least partially of graphite.