DE2542961A1

DE2542961A1 - Metallgekapselte gasisolierte hochspannungsanlage mit einer ueberdruckdurchbruchstelle

Info

Publication number: DE2542961A1
Application number: DE19752542961
Authority: DE
Inventors: Masashi Kusunoki
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1975-09-02
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1977-03-31
Also published as: FR2323257A1; FR2323257B1

Description

Metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsanlage mit einer
Uberdruckdurchbruchstelle.
Die Erfindung betrifft eine metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsanlage mit einem gasgefüllten dichten Gehäuse und einer Uberdruckgasentladestelle, die bei einem im Gehäuse entstehenden Störlichtbogen durch den Uberdruck zur Entladung des Gases geöffnet wird.
Bei den bekannten Anlagen dieser Art wird das Ausströmen des Gases beim Auftreten eines Störlichtbogens durch das Bersten einer Uberdruckmembrane ermöglicht. Zwischen dem Entstehen des Störlichtbogens, der Steigerung des Druckes im Gefäss und dem Ansprechen der Uberdruckmembrane besteht ein Zeitverzug, der zur Beschädigung des Gefässes fuhren kann. Ein Nicht-Ansprechen der Membrane bewirkt ebenfalls die Zerstörung des Gefässes.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, die beim Entstehen eines Störlichtbogens unverzüglich und mit Sicherheit anspricht.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass Sicherheitsmittel auf den in dem Erdleiter des Gehäuses durch den Störlichtbogen gebildeten Uberstrom ansprechen und die Offnung der Uberdruckgasentladestelle beim Auftreten des Strlichtbogens bewirken.
Tritt ein Störlichtbogen auf, so wird die Offnung der Gasentladestelle durch den Uberstrom im Erdleiter sofort bewirkt und nur bei Versagen dieser Sicherheitsvorrichtung birst die Uberdruckmembrane nach Ansteigen des Druckes im Gefäss. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Hochspannungsanlage nach der Erfindung besteht ein Abschnitt des Erdleiters aus einem Schmelzleiter, der bei Durchfliessen des Uberstromes schmilzt und die Gasentladestelle freigibt. Die Uberdruckmembrane selbst kann aus einem Schmelzstoff, zum Beispiel einer Blei-Zinn-Legierung bestehen und bei Durchfliessen des Stromes schmelzen.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung weist die Überdruckmembrane einen eine Solldurchbruchstelle bildenden Vorsprung auf oder ist mit einer Elektrode einer Solldurchbruchstelle elektrisch verbunden. Ein Störlichtbogen tritt an der Solldurchbruchstelle auf und der Strom fliesst durch die geerdete Membrane.
Die Gasentladestelle kann ebenfalls ein durch den Uberstrom gesteuertes Elektrosicherheitsventil aufweisen, und das Zerstören oder Offnen der Uberdruckmembrane kann gegebenenfalls durch Sprengmittel bewirkt werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von verschiedenen Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht im Axialschnitt einer Anlage gemäss der Erfindung; Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer AusfUhrungsvariante; Fig. 5, 4 Teilansichten der Fig. 1, die zwei Weiterbildungen gemäss der Erfindung veranschaulichen, wobei der Hochspannungsleiter nicht abgebildet ist; Fig. 5, in einer der Fig. 1 ähnlichen Ansicht, eine mit einem Vorsprung versehene Durchbruchmembrane; Fig. 6, ähnlich der Fig. 1, ein Elektrosicherheitsventil gemäss einer anderen Ausfuehrung der Erfindung; Fig. 7 und 8 in vergrössertem Massstab, die besondere Gestaltung des Ventils gemäss Fig. 6, bzw. in geschlossener und geöffneter Stellung; Fig. 9 und 10 im Schnitt eine Uberdruckmembrane mit schmelzbaren Haltestangen in geschlossener und geöffneter Stellung.
In Fg. 1 stellt 12 ein rohrförmiges metallisches Gefäss aus Stahl oder Aluminium einer gas isolierten SF6 Hochspannungsanlage 10 dar. Scheibenförmige Isolierträger 16, 18 stützen einen Hochspannungsleiter 14 ab und unterteilen das Gefäss 12 in mehrere elektrisch voneinander isolierte Abschnitte 20, 22, 24. Jeder Abschnitt 22, 24, 20, schliesst eine gasdichte, je mit einer Uberdruckmembrane versehene Raumabteilung 26, 28, 30 ein. Nur die Abteilung 28 mit einer Uberdruckentladestelle wird danach näher beschrieben, da die anderen identisch sind.
Eine im Gefässabschnitt 22 vorgesehene Offnung 34 ist bei normalem Betrieb durch ein Organ 52 verschlossen. Dieses als metallische Uberdruckmembrane 56 ausgeführte Organ ist mit Zwischenschaltung eines Isolierdichtungsringes 40 auf einer Flansche 38 der Offnung 34 befestigt. Die Innenseite der Membrane 36 ist mit dem Gefässabschnitt 22 durch einen Leiter 42 elektrisch verbunden. Die Aussenseite der Membrane ist durch einen Leiter 44 geerdet, und es ist leicht zu sehen, dass der Erdleiter des Gefässabschnittes 22 durch den Leiter 42, die Membrane 36 und den Leiter 44 gebildet wird. In diesem Erdleiter ist ein Stromwandler 46 geschaltet, der ein Mess- oder Signalrelais 48 steuert. Die Membrane 36 besteht aus einem Schmelzstoff, z.B.
einer Blei-Zinn-Legierung, deren Schmelzpunkt niedriger ist als der des Metallgefässes 12.
Beim Auftreten eines Störlichtbogens 50 in der Abteilung 28 zwischen dem Hochspannungsleiter 14 und dem Gefässabschnitt 22 fliesst der Fehlerstrom durch den Erdleiter und die durch diesen Strom erwärmte Membrane 36 schmilzt und bricht. Das Relais 48 spricht auf diesen Erdstrom an und meldet den Fehler.
Mehrere Abschnitte 20, 22, 24 können elektrisch miteinander verbunden sein, wobei die entsprechenden Raumabteilungen 26, 28, 50 ebenfalls verbunden sind und zusammen nur eine schmelzbare Uberdruckmembrane aufweisen.
Die selben Bezugszeichen bezeichnen in den übrigen Figuren die selben Teile wie in Fig. 1. In Fig. 2 ist die Membrane 56 direkt auf die Flansche 38 ohne Zwischenschaltung eines Isolierringes 44 befestigt. Ein Metallschirm 54 umgibt den Leiter 14 in der Umgebung eines kegelförmigen Isolierträgers 56 und bildet eine Solldurchbruchstelle. Der durch einen Isolierring 58 getragene Schirm 54 ist mittels eines Leiters 60 mit der Innenseite der Membrane 36 elektrisch verbunden, deren Aussenseite geerdet ist.
Ein Störlichtbogen 62 tritt zwischen dem Leiter 14 und dem Schirm 54 auf und der Erdstrom fliesst wie oben erwähnt durch die schmelzbare Membrane 36.
Das Zwischenschalten der Membrane 36 in dem Erdleiter des Gehäuseabschnittes 22 kann natürlich anders verwirklicht sein. In Fig. 3, wo die Membrane 36 ähnlich wie in Fig. 1 von der Flansche 38 isoliert ist, verbindet ein Leiter 66 den Gefässabsehnitt 22 mit einem von dem Anschlusspunkt des Leiters 44 entfernten Punkt der Aussenseite der Membrane 36. Der Störstrom fliesst in diesem Fall in dem durch die beiden Anschlusspunkte der Leiter 44, 66 begrenzten Membranenabschnitt. In Fig. 4 ist die Membrane 36 wie in Fig. 2 direkt mit der Flansche 38 verbunden und der Leiter 44 ist mit dem Mittelbereich der Membrane 36 verbunden, so dass ein Erdstrom durch die Membrane 36 fliesst.
In der Ausführung gemäss Fig. 2 kann das Gefäss 12 direkt geerdet sein, was von bedeutendem Vorteil ist. In der Ausführung gemäss Fig. 5 wird dieser Vorteil bewahrt und eine einen Teil der Wandung des Gefässes 12 bildende Membrane 70, die auf dem Rand 72 der Offnung 34 durch einen Ring 74 abgedichtet ist, weist an der Innenseite einen Vorsprung 76 auf, der zusammen mit einer gegenüberliegenden Verdickung 78 des Leiters 14 eine Solldurchbruchstelle bildet. Die Membrane 70 ist elektrisch mit dem durch einen Erdleiter 82 geerdeten Gefäss 12 verbunden und ein Störlichtbogen 80 tritt an der Solldurchbruchstelle 78, 76 auf und durchfliesst die schmelzbare Membrane 70 wie schon beschrieben.
In den Fig. 6 bis 8 ist die Öffnung 34 des Gefässes 12 durch ein Sicherheitsventil 84 abgedichtet. Das Ventil 84 wird durch eine Feder 86 in der Schliessstellung gehalten und öffnet sich von selbst bei einem Überdruck. In einem Erdleiter 88 des Gefässabschnittes 22 ist ein ein Relais 90 steuernder Stromwand-92 ler 46 geschaltet, der mittels eines Verstärkers/eine die Offnung des Ventiles 84 steuernde Magnetspule 94 erregt. Das Elektrosicherheitsventil 84 kann als ein in Fig. 7 und 8 gezeigtes Tellerventil 96 ausgeführt sein, das auf einem Ventilsitz 98 des Ventilkörpers 100 mit einer Dichtung 102 aufliegt. Der Ventilteller 96 trägt einen in die Magnetspule 94 tauchenden Anker 112. Eine durch einen Deckel 108 abgeschlossene zylindrische Wandung 104 des Ventilkörpers 100 beträgt Gasentladeöffnungen 106. Dieses Elektrosicherheitsventil 84 spricht beim Auftreten eines Störlichtbogens 50 sofort an und öffnet den Ventilteller 96 bevor der Uberdruck im Gefäss den zur Öffnung genügenden Wert erreicht.
In den Fig. 9 und 10 wird eine nicht schmelzbare Uberdruckmembrane 110 in der Schliessstellung der Offnung 54 gegen eine Abdichtung 112 durch Abstützstäbe 118 gehalten. Diese Stäbe 118 stützen sich auf einer durch Bolzen 116 aus Isolierstoff gehaltenen Platte 114 ab und sind aus schmelzbarem Material. Die Platte 114 ist durch den Leiter 44 geerdet und der Erdleiter des Gefässabschnittes 22 wird durch die metallische Membrane 110, die metallischen Abstützstäbe 118, die Platte 114 und den Leiter 44 gebildet. Ein Uberstrom im Erdleiter bewirkt ein Schmelzen der Abstützstäbe 118 und ein Befreien der Membrane 110, die sich öffnet. Die Membrane 110 selbst braucht nur auf einen Uberdruck anzusprechen. In der Membrane oder in den Abstützstäben kann gemäss einer nicht gezeichneten anderen Ausführung der Erfindung ein auf den Strom ansprechender Sprengstoff eingebettet sein.

Claims

Patentanspruche Metallgekapselte gasisolierte Hochspannungsanlage mit einem gasgefullten dichten Gehäuse und einer Uberdruckgasentladestelle, die bei einem im Gehäuse entstehenden Störlichtbogen durch den Uberdruck zur Entladung des Gases geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, das Sicherheitsmittel (36, 70, 84, 118) auf den in dem Erdleiter (42, 36, 44; 60, n6, 44; 66, 36, 44; 70, 82; 88; 118, 44) des Gehäuses (12) durch den Störlichtbogen (50; 62; 80) gebildeten Uberstrom ansprechen und die Offnung der Uberdruckgasentladestelle (34) beim Auftreten des Störlichtbogen bewirken.
2. Hochspannungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (56, 70, 118) des Erdleiters durch einen Schmelzleiter gebildet wird, der unter der Wirkung des Uberstroms schmilzt und die Uberdruckgasentladestelle (34) freigibt.
3. Hochspannungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Uberdruckgasentladestelle ene in dem Erdleiter geschaltete Uberdruckmembrane (36, 70) aufweist, die sowohl bei Uberdruck als beim Durchfliessen eines Uberstromes in dem Erdleiter birst.
4. Hochspannungsarilage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Uberdruckmembrane (36, 70) einen eine Solldurchbruchstelle bildenden Vorsprung (76) aufweist, oder mit einer eine Solldurchbruchstelle bildenden Elektrode (54) elektrisch verbunden ist.
5. Hochspannungsanlage nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten eines Störlichtbogens die auf den Uberstrom ansprechenden Sicherheitsmittel vor den auf den Uberdruck ansprechenden Mittel zur Offnung der Uberdruckgasentladestelle ansprechen.
6. Hochspannungsan Lage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Elektrosicherheitsventil (84) ausgebildete Uberdruckgasentladestelle durch den in dem Erdleiter fliessenden Uberstrom gesteuert wird.