DE2708360A1 - Druckgasisolierte hochspannungsschaltanlage - Google Patents

Description

• Druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlage
• Die Erfindung bezieht sich auf eine druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlage mit einem Sammelschienen, Leistungsschalter und gegebenenfalls weitere druckgasisolierte Geräte und Anlagenteile umschließenden Gehäuse.
• Mit unter Druck stehendem SF6-Gas isolierte Schaltanlagen und Geräte sind im allgemeinen nach den IEC-Vorschriften in einem Umgebungstemperaturbereich zwischen -25 0C und +40 0C betriebsfähig. Der Druck kann im angegebenen Temperaturbereich so geiriählt werden, daß bei der tiefsten Umgebungstemperatur (-25 0C) noch keine Verflüssigung des Gases auftritt, demzufolge also sich auch keine Verringerung der Gasdichte ergibt. Die Isolationsabstände in der Anlage können daher wirtschaftlich optimal gewählt werden.
• Wenn Umgebungstemperaturen unterhalb des genannten Bereiches, z. B. in artischen Gebieten bei etwa -55 OC, zu erwarten sind, ist die Einsatzfähigkeit der bekannten SF6-Schaltanlagenkonstruktionen ohne weiteres nicht mehr gegeben. Der Entwicklungsaufwand für SF6-Schaltanlagen, die für derartig tiefe Umgebungstemperaturen dimensioniert sind, ist im Verhältnis zu den in ihrer Zahl begrenzten Anwendungsfällen unwirtschaftlich groß. Das Bestreben geht also dahin, vorhandene Konstruktionen für diese besonderen Anwendungsfälle zu ertüchtigen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlage der eingangs genannten Art anzugeben, die auch bei länger anhaltenden Umgebungstemperaturen unterhalb -25 0C mit möglichst geringem Aufwand betriebsfähig ist.
• Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß alle Leistungsschalter im oberen Teil und die Sammelschienen sowie die weiteren druckgasisolierten Geräte und Anlagenteile im unteren Teil des Gehäuses angeordnet sind und daß das Gehäuse zumindest im oberen Teil wärmedämmende Wände mit einer so bemessenen Wärmeübergangszahl aufweist, daß bei Außentemperaturen unterhalb von -25 OC die Innenraumtemperatur bei mit Grundlast betriebener Schaltanlage einen vorgegebenen Mindestwert nicht unterschreitet.
• Durch Anwendung der Erfindung wird die bei normalem Betrieb der Schaltanlage auftretende Verlustwärme dazu herangezogen, die wegen ihres meist höheren Gasdruckes in ihrer Betriebsbereitschaft am meisten gefährdeten Geräte, nämlich die Leistungsschalter, zu beheizen. Durch Konvektion steigt die von der gesamten Schaltanlage stammende Verlustwärme in den oberen Teil des Gehäuses.
• Da dort einerseits die Leistungsschalter angeordnet und andererseits eine besondere Wärmedämmung vorgesehen sind, wird mit geringem Aufwand sichergestellt, daß auch tiefere Umgebungstemperaturen die Betriebsfähigkeit nicht beeinträchtigen.
• Da aus technischen Gründen eine Wärmedämmung nicht soweit getrieben werden kann, daß auch über längere Zeiträume ein Absinken der Temperatur auf kritische Werte verhindert werden kann, insbesondere dann, wenn die Schaltanlage ganz oder teilweise außer Betrieb gesetzt und damit die Grundlast unterschritten wird, ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung vorgesehen, daß im oberen Teil eine die Verlustwärme bei Grundlast zumindest teilweise erzeugende Zusatzheizvorrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, daß die gesamte Schaltanlage als Lösch- und Isaliermittel Schwefelhexafluorid enthält. Die Anordnung der Geräte innerhalb der Schaltanlage ist dabei so getroffen, daß die im unteren Teil angeordneten Anlagenteile unter einem geringeren Gasdruck stehen als die Leistungsschalter. Um die im unteren Gehäuseteil angeordneten Anlagenteile auch bei ex- tremen Außentemperaturen betriebsbereit zu halten, kann zusät:-lich ein die Verflüssigungstemperatur des 5F6 bei vorgegebene Druck erniedrigendes Gas, das ist z. B. Stickstoff, vorgesehen werden. Wenn bei einer Hochspannungsschaltanlage nach der Brfindung eine Grundlast nicht wenigstens fUr Zeiten, in denen tiefe Umgebungstemperaturen auftreten, garantiert werden kann, ist ea vorteilhaft, im unteren Gehäuseteil eine Zusatzheizvorrichtung vorzusehen, die gemeinsam mit der im oberen Teil angeordneten Zusatzheizvorrichtung dieJenige Wärmemenge erzeugt, die der bei Grundlast entstehenden Verlustwärme der Schaltanlage entspricht.
• FUr die Ausbildung einer druckgasisolierten Schaltanlage als unbemannte Station ergeben sich weitere Vorteile durch die selbsttätige Steuerung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit von der Anlagenbelastung und der Innentemperatur.
• Anhand der Zeichnung ist ein Ausftlhrungsbeispiel nach der frfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.
• In der Figur ist eine druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlage 1 schematisch in einem Aufriß dargestellt, die zwei Sammelschienen 2, Leistungsschalter 3, Trennschalter 4, Erdungsschaltgeräte 5 und Rohrleitungsabschnitte 6 sowie Stromwandler 7 enthält, die von einem Gehäuse 8 umschlossen sind. Ersichtlich sind die in mehreren Feldern hintereinander in bezug auf die Zeichenebene angeordneten Leistungsschalter 3 im oberen Teil 8a untergebracht, während die Sammelschienen 2 und die weiteren druckgasisolierten Geräte und Anlagenteile 4 bis 7 im unteren Teil 8b vorgesehen sind.
• Das Gehäuse 8 weist zumindest im oberen Teil 8a wärmedämmende Wände 9, 10 auf, die eine bestimmte WSrmeUDergangszahl haben.
• Die Wärmeübergangszahl wird so bemessen, daß bei Außentemperaturen unterhalb von -25 0C die Innenraumtemperatur einen vorgegebenen Mindestwert nicht unterschreitet, wenn die Schaltanlage mit einer bestimmten Grundlast betrieben wird.
• Um bei ganz oder. teilweise abgeschalteter Schaltanlage während eines Zeitintervall8, in dem tiefste Umgebungstemperaturen herr- schen, die Betriebsbereitschaft der Anlage aufrechtzuerhalten, sind im oberen Teil 8a des Gehäuses 8 Zusatzheizvorrichtungen 11 vorgesehen, die zuminest teilweise eine Wärmemenge erzeugen können, die der Verlustwärme bei Grundlast entspricht.
• Bei der dargestellten Ausführungsform kann die Schaltanlage als Lösch- und Isoliermittel Schwefelhexafluorid enthalten, da die Verlustwärme der Anlage im allgemeinen ausreicht, gegebenenfalls aber durch Zuschaltung der Heizvorrichtung 11 sowohl die im unteren Teil 8b angeordneten Anlagenteile, die unter einem geringeren Gasdruck stehen, als auch die Leistungsschalter 3 im oberen Gehäuseteil 8a, , die unter höherem Druck stehen, betriebsfähig zu halten.
• Es ist selbstverständlich möglich, die im unteren Gehäuseteil 8b angeordneten Anlageteile mit einem Gasgemisch aus Schwefelhexafluorid und Stickstoff zu füllen, um die Verflüssigungstemperatur des SF6 zu erniedrigen. Es ist aber auch möglich, im unteren Gehäuseteil eine Zusatzheizvorrichtung 12 vorzusehen, die gemeinsam mit der im oberen Teil 8a angeordneten Zusatzheizvorrichtung 11 eine Wärmemenge erzeugt, die der bei Grundlast entstehenden Verlustwärme der Schaltanlage entspricht. Damit kann die Betriebsbereitschaft einer vollständig abgeschalteten Schaltanlage auch bei tiefsten Temperaturen aufrechterhalten werden.
• Sofern die Erfindung für unbemannte Stationen Anwendung finden soll, ist es günstig, in Abhängigkeit von der Anlagenbelastung und/oder von der Innentemperatur die Heizvorrichtung 11 und gegebenenfalls auch 12 selbsttätig zu steuern.
• Die wärmedämmende Wand 10 und die Deckfläche 13 des Gehäuses 8 ist mit einer durch eine Klappe 14 verschließbaren Öffnung 15 versehen, durch die in der Offenstellung eine Belüftung des Innenraumes bewirkt werden kann, wenn die Umgebungstemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegen und die Schaltanlage zur Abfuhr überschüssiger Wärme belüftet werden muß. Sofern die wärmedämmenden Wände 9 nur im oberen Teil 8a vorgesehen werden, ergibt sich bei -Erwärmung des Gehäuses 8 von außen eine stärkere Konvektionsströmung, die die Kühlung bei geöffneter Klappe 14 verbessert. Es können auch mehrere, bevorzugt Je einem Feld zugeordnete Klappen 14 vorgesehen sein.
• 7 Ansprüche 1 Figur L e e r s e i t e

Claims (7)

1. Patentansprüc)le 1. Druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlage mit einem Sammelschienen, Leistungsschalter und gegebenenfalls weitere druckgasisolierte Geräte und Anlagenteile umschließenden Gehause, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leistungsschalter (3) im oberen Teil (8a) und die Sammelschienen (2) sowie die weiteren druckgasisolierten Geräte (4, 5) und Anlagenteile (6, 7) im unteren Teil (8b) des Gehäuses (8) angeordnet sind und daß das Gehäuse (8) zumindest im oberen Teil (8a) wärmedämmende Wände (9, 10) mit einer so bemessenen Wärmeübergangszahl aufweist, daß bei Außentemperaturen unterhalb von -25 OC die Innenraumtemperatur bei mit Grundlast betriebener Schaltanlage einen vorgegebenen Mindestwert nicht unterschreitet.
2. 2. Druckgasisolierte Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil (8a) eine die Verlustwärme bei Grundlast zumindest teilweise erzeugende Zusatz-Heizvorrichtung (11) angeordnet ist.
3. 3. Drucl:gasisolierte Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanlage als Lósch- und Isoliermittel Schwefelhe:<afluorid enthält.
4. 4. Vruckgåsisolierte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im unteren Teil angeordneten Anlagenteile (2 - 7) unter einem geringeren Gasdruck stehen als die Leistungsschalter (3).
5. 5. Druckgasisolierte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im unteren Gehäuseteil (8b) angeordneten Anlagenteile (2 - 7) zusätzlich ein die Verflüssigungstemperatur des SF6 bei vorgegebenem Druck erniedrigendes Gas (N2) enthalten.
6. 6. Druckgasisolierte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dan im unteren Gehauseteil (8b) eine Zusatz-IIeizvorrichtung (12) vorgesehen ist, die gemeinsam mit der im oberen Teil (8a) ) angeordneten Zusatz-Heizvorrichtung (11) die bei Grundlast entstehende Verlustwärme der Schaltanlage erzeugt.
7. 7. Druckgasisolierte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine selbsttätige Steuerung der Heizvorrichtung (11, 12) in Abhängigkeit von der Anlagenbelastung und der Innentemperatur.