DE2552086B2

DE2552086B2 - Surge arrester for a gas-insulated switchgear

Info

Publication number: DE2552086B2
Application number: DE19752552086
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing.e.h. Paul Brückner; Hennig Dr.-Ing. Gremmel; Dieter Dr.-Ing. 4030 Ratingen König
Original assignee: CALOR-EMAG ELEKTRIZITAETS-AKTIENGESELLSCHAFT 4030 RATINGEN DE
Current assignee: CALOR-EMAG ELEKTRIZITAETS-AKTIENGESELLSCHAFT 4030 RATINGEN DE
Priority date: 1975-11-20
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2552086A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein solcher Ableiter ist aus der DE-AS 12 41514 bekannt Er wird von zwei feststehenden, stabförmigen Elektroden, deren Stirnseiten sich mit Abstand gegenüberstehen, gebildet Diese sind im Isoliergas der Schaltanlage angeordnet, zu dem eine Verbindung in '·> Form einer Druckausgleichsöffnung in dem den Ableiter umgebenden Isolierstoffgehäuse bestehtThe invention relates to a surge arrester according to the preamble of claim 1.
One such arrester is known from DE-AS 12 41514 known It is formed of two fixed, rod-shaped electrodes whose end faces are opposite each other at a distance These are arranged in the insulating gas of the switchgear to which a connection in '·> the form of a pressure balance opening in the The insulating material housing surrounding the arrester consists

Zwischen den punktförmigen Elektrodenenden des bekannten Ableiters ist nur ein inhomogener elektrischer Feldaufbau möglich. Dies ist mit großenBetween the punctiform electrode ends of the known arrester there is only an inhomogeneous electrical one Field construction possible. This is great with

ίο Durchschlagsverzugszeiten (langsamer Entladungsaufbau), insbesondere bei Stirndurchschlägen, verbunden. Nach einem Durchschlag ist das Isoliergas des Ableiters verunreinigt, seine Stoßkennlinie wird sich in unkontrollierter Weise verändern. Um hier ein einigermaßenίο breakdown delay times (slow discharge build-up), especially with forehead breakdowns. After a breakdown, the arrester is insulating gas contaminated, its surge characteristic will change in an uncontrolled manner. To some extent here

π sicheres Ansprechen zu gewährleisten, müßte der Ableiter nach jedem Ansprechen ausgetauscht werden.π would have to ensure reliable response The arrester must be replaced after each response.

Andere Ableiter sind aus LöschfunkenstreckenOther arresters are made from extinguishing spark gaps

und/oder Begrenzungswiderständen aufgebaut (DE-AS 22 35 514; DE-OS 23 11281). Sie sind für eine Unterbringung in einer metallgekapselten über elektronegatives Gas isolierten Schaltanlage nicht geeignet. Versagen solche Überspannungsableiter, so besteht die Gefahr, daß sie mit ihrem Gehäuse explodieren, weshalb man sie in besonderen mit Isoliergas gefülltenand / or limiting resistors built up (DE-AS 22 35 514; DE-OS 23 11281). You are for one It is not suitable for installation in a metal-enclosed switchgear that is insulated from electronegative gas. If such surge arresters fail, there is a risk that they explode with their housing, which is why you in special filled with insulating gas

2^r> Schottgehäusen außerhalb der Schaltanlage unterbringt Da die Ableiter für Freiluftaufstellung vorgesehen sind, müssen deren Gehäuse nunmehr gegenüber dem isolierenden Druckgas besonders abgedichtet werden. Dies ist erforderlich, um das Eindringen von2 ^r > housed bulkhead housings outside the switchgear system. Since the arresters are intended for outdoor installation, their housings must now be specially sealed against the insulating compressed gas. This is required to prevent the ingress of

«ι Isolier gas, ζ. B. SF₆, in die in der Regel mit Stickstoff gefüllte Funkenstrecke des Überspannungsabieiters zu vermeiden.«Ι insulating gas, ζ. B. SF ₆ , to avoid in the usually nitrogen-filled spark gap of the surge arrester.

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, hat man in einer Anordnung nach der DE-AS 22 35 514 versucht,In order to circumvent these difficulties, attempts have been made in an arrangement according to DE-AS 22 35 514,

!"> den Hauptteil der Funkenstrecke des der Schaltanlage zugeordneten Überspannungsabieiters mit dem Isoliergas der Anlage zu fluten. Dadurch wird jedoch die Ansprechspannung der Funkenstrecke verändert und aufwendige Zusatzuntersuchungen sind erforderlich.! "> the main part of the spark gap of the surge arrester assigned to the switchgear with the insulating gas to flood the plant. However, this changes the response voltage of the spark gap and complex additional examinations are necessary.

Hinzu kommt, daß das Isoliergas Veränderungen durch Lichtbogeneinwirkung unterliegt Auch muß ein erheblicher Aufwand für die Überwachung des Isoliergases hinsichtlich Dichte, Temperatur und Druck vorgesehen werden.In addition, the insulating gas is subject to changes due to the effects of arcing. It must also be considerable Expenditure for monitoring the insulating gas with regard to density, temperature and pressure is provided will.

4S Es ist weiterhin aus DE-AS 15 38 501 bekannt, einen Überspannungsableiter für Hochspannung aus einer oder mehreren Vakuumfunkenstrecken und einem Ableiterwiderstand aufzubauen. Die Funkenstrecke benötigt einen Zündkreis sowie eine Hilfsfunkenstrecke.4S It is also known from DE-AS 15 38 501, a Surge arrester for high voltage from one or more vacuum spark gaps and one Build up arrester resistance. The spark gap requires an ignition circuit and an auxiliary spark gap.

^r>o An eine Unterbringung im Gas einer gekapselten Schaltanlage ist nicht gedacht. ^r > o It is not intended to be placed in the gas of an encapsulated switchgear.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überspannungsableiter für eine über elektronegatives Gas isolierte metallgekapselte Schaltanlage hoher Wechsel-The object of the invention is to provide a surge arrester for an over electronegative gas insulated metal-enclosed switchgear with high alternating

« spannung anzugeben, der die besonderen Anforderungen einer derartigen Anlage auf einfache Weise sicher und zuverlässig erfüllt.«Voltage indicate the specific requirements such a system in a simple manner safely and reliably met.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.This problem is solved by the characterizing features of claim 1.

Der Hochspannungs-Vakuumleistungsschalter ist ein bereits verfügbares und erprobtes Bauelement, wie es beispielsweise in der DE-OS 17 65 263 beschrieben ist. Die Schaltstücke des Vakuumleistungsschalters stehen sich mit geringem Abstand gegenüber. Zwischen ihnenThe high-voltage vacuum circuit breaker is an already available and tried-and-tested component, like it for example in DE-OS 17 65 263 is described. The contact pieces of the vacuum circuit breaker face each other with a small distance. Between them

M bildet sich ein nahezu homogenes elektrisches Feld aus, was einen geringen Ansprechverzug garantiert.M an almost homogeneous electric field is formed, which guarantees a low response delay.

Die Löschung des durch eine Überspannung herbeigeführten Lichtbogens erfolgt wie in einem Leistungs-The arc caused by an overvoltage is extinguished as in a power

schalter und wird in den meisten Betriebsfällen sicher innerhalb einer Periode des netzfrequenten Wechselstromes bewirkt Bekanntlich wird die Vakuumatmosphäre eines Vakuumleistungsschalters selbst nach dem Abschalten vieler Lichtbogenströme nicht nennenswert ■-. beeinträchtigt. Ein Ausblasen von Licbtbogengasen in die Isoliergasatmosphäre der Schaltanlage findet nicht statt Abdichtprobleme sind nicht zu befürchten, insbesondere dann nicht, wenn sich die Schaltstücke — fest eingestellt — gegenüberstehen und die Abdichtete- i< > mente keinen Bewegungsverschleiß unterworfen sind.switch and is safe in most operating cases It is known that the vacuum atmosphere of a vacuum circuit breaker even after switching off a large number of arcing currents. ■ -. impaired. A blowing out of arc gases into the insulating gas atmosphere of the switchgear does not take place instead of sealing problems are not to be feared, especially not if the contact pieces - firmly set - face to face and the sealed- i < > elements are not subject to movement wear.

Der als Überspannungsableiter verwendete Vakuumleistungsschalter kann entsprechend seiner ursprünglichen Schalterfunktion vorteilhaft zur Herstellung einer Erdverbindung verwendet werden. ι >The vacuum circuit breaker used as a surge arrester can be used according to its original Switch function can be used advantageously for establishing a ground connection. ι >

Gelangen mehrere Vakuumleistungsschalter in Reihenschaltung zur Anwendung, so wird im Vergleich zur Verwendung eines einzelnen Schalters eine Verminderung des Streubereiches der Löscheinsatzspannung erzielt _><iIf several vacuum circuit-breakers are used in series, then compared to Use of a single switch reduces the spread of the extinguishing voltage achieved _> <i

Der erfindungsgemäße Überspannungsableiter eignet sich besonders für Schaltanlagen ab 60 kV, insbesondere für 110 kV.The surge arrester according to the invention is particularly suitable for switchgear from 60 kV, especially for 110 kV.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 5 bis 11 entnehmbar. >>Further advantageous refinements of the invention can be found in subclaims 5 to 11. >>

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

F i g. 1 zeigt den geerdeten Endabschnitt 1 einer metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage, die beispielsweise mit SFe-lsoliergas unter Druck gefüllt sein in möge. Dieser Endabschniu enthält einen üblichen Hochspannungs-Vakuumleistungsschalter 2, der gleichzeitig als Erdungsschalter verwendbar ist Im Innern des Hochspannungs-Vakuumleistungsschalters stehen sich ein feststehendes, Hochspannungspotential führendes Schaltstück 3 und ein bewegliches, mit Erde verbundenes Schaltstück 4 gegenüber. Das Schaltstück 4 ist von einem Abdichtungsbalg 5 umgeben; es ist aus der Schaltanlage herausgeführt und an seinem freien Ende mit einer Handhabe 6 als Betätigungsvorrichtung ausgestattet Die Stirnseiten des Hochspannungs-Vakuumschalters 2 sind elektrisch durch kreisförmige Elektroden 7 abgeschirmt Der Getterschirm des Vakuumschalters ist mit 8 bezeichnetF i g. 1 shows the grounded end section 1 of a metal-enclosed high-voltage switchgear, which for example filled with SFe insulating gas under pressure in may. This end section contains a conventional high-voltage vacuum circuit breaker 2, which at the same time can be used as an earthing switch a fixed, high-voltage potential leading contact piece 3 and a movable, connected to earth Switching piece 4 opposite. The switching piece 4 is surrounded by a sealing bellows 5; it's from the Switchgear led out and at its free end with a handle 6 as an actuating device The end faces of the high-voltage vacuum switch 2 are electrically through circular Electrodes 7 shielded The getter shield of the vacuum switch is denoted by 8

Der gezeigte Überspannungsableiter ist üblicherweise an den Einspeisungsstellen einer Schaltanlage, beispielsweise an deren Enden, eingebaut an denen Überspannungswellen reflektiert werden können.The surge arrester shown is usually at the feed points of a switchgear, for example at their ends, built-in at which overvoltage waves can be reflected.

F i g. 2 zeigt eine Reihenschaltung von Hochspannungs-Vakuumleistungsschaltern 2a, 2b, 2c mit feststehenden Schaltstücken 3a, 4a Den einzelnen Schaltstrekken sind hier Kondensatoren 9a, 9b als Steuerkondensatoren parallel geschaltetF i g. 2 shows a series connection of high-voltage vacuum circuit breakers 2a, 2b, 2c with fixed contact pieces 3a, 4a. Here, capacitors 9a, 9b are connected in parallel as control capacitors

Im Fall der Undichtheit eines Hochspannungs-Vakuumleistungsschalters würde die Ansprechspannung eines Überspannungsabieiters vermindert. Dadurch würde der Überspannungsableiter häufiger ansprechen, was sich fotoelektronisch oder durch Erfassen von Erdströmen überwachen ließe.In the event of a leak in a high-voltage vacuum circuit breaker the response voltage of a surge arrester would be reduced. As a result, the surge arrester would respond more frequently, what can be monitored photoelectronically or by detecting earth currents.

Hierzu i Blatt ZeichnungenFor this purpose i sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Surge arrester, which is arranged with its housing within the encapsulation of a, in particular SF ₆ , gas-insulated, metal-enclosed switchgear of high AC voltage, characterized in that the surge arrester is represented by at least one high-voltage vacuum circuit breaker (2), in the evacuated housing Contact pieces (3, 4, 3a, 4a) are set at a distance, and one of the contact pieces (3) carries high voltage potential and another contact piece (4) carries ground potential.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that as a surge arrester trained high-voltage vacuum circuit breaker (2) also provided as an earthing switch is

3. Surge arrester nauh claim 1 or 2, characterized in that the at ground potential lying contact piece (4) can be actuated from the outside via a handle (6)

4. Surge arrester according to one of claims 1 to 3, characterized in that the high-voltage vacuum circuit breaker (2) is connected in series with other identical switches (2a, 2b, 2c).

5. Surge arrester according to claim 4, characterized in that the getter screens (8) of the high-voltage vacuum power shaker (2a, 2b, 2c) are connected to components for controlling the voltage distribution.

6. Surge arrester according to claim 4 or 5, characterized in that control capacitors (9a, 9b) with solid, liquid or gaseous dielectric are provided for the voltage control of the individual high-voltage vacuum circuit breakers (2a, 2b, 2c).

7. Surge arrester according to claim 6, characterized in that flat control capacitors (9a, 9b) interlocking as truncated cones are provided.

8. Surge arrester according to claim 5 or 6, characterized in that for the voltage distribution along the series connection of the high-voltage vacuum circuit breaker the capacities of the individual switching sections are different.

9. Surge arrester according to claim 8, characterized in that the distances between the switching blocks (3a, 4a) are set differently in the high-voltage vacuum circuit breakers (2a, 2b, 2c).

10. Surge arrester according to claims, characterized in that the contact pieces (3a, 4a) of the individual high-voltage vacuum circuit breakers (2a, 2b, 2c ^ are shaped differently.

11. Surge arrester according to one of claims 1 to 10, characterized in that the front ends of the cylindrical high-voltage vacuum circuit breaker (2a, 2b, 2c) are shielded by circular electrodes (7).