DE2708596A1

DE2708596A1 - Metallgekapselte hochspannungsanlage

Info

Publication number: DE2708596A1
Application number: DE19772708596
Authority: DE
Inventors: Juerg Dr Ing Vontobel
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1977-02-28
Publication date: 1978-03-30
Also published as: ES461010A1; FR2403669A1; FR2403669B1; DE2708596C2; CH596686A5; US4090028A

Description

28. Februar 1977 SPRECHER ♦ SCHUH AG, AARAU

METALLGEKAPSELTE HOCHSPANNUNGSANLAGE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine metallgekapselte Hochspannungsanlage, mit mindestens einem innerhalb der Kapselung durch Isolierkörper befestigten elektrischen Leiter und mit an der Innenwand der Kapselung und/oder an der Oberfläche des Leiters-in einem Bereich, in welchem bei Störungen das Weiterwandern eines Lichtbogen verhindert ist, angeordneter für die Aufnahme von Lichtbogenfusspunkten vorgesehener Einlage.

Aus der OT-AS 2.059.330 ist eine metallgekapselte Hochspannungsleitung mit Isolierkörpern, die den Leiter in einer dünnwandigen Kapselung abstützen, bekannt. In der Nähe der Isolierkörper sind Jeweils zwei gleich ausgebildete und symmetrisch zur Abstutzebene angeordnete, geschlossene, bis unmittelbar an den Isolierkörper heranreichende, abbrandfeste Ringe vorgesehen. Diese Ringe sind doppelt oder mehrfach so dick wie die Kapselung und dienen dazu, den der Kapselung zugekehrten Rand des Isolierkörpers elektrisch abzuschirmen. Eine weitere Aufgabe erfüllen diese Ringe, indem sie die Lichtbogenfestigkeit der Kapselung im Falle einer Störung mit an der Abstützstelle wegen des Isolierkörpers stehen gebliebenem Lichtbogen erhöhen. Ohne diese Ringe wurde die meistens aus Aluminium bestehende Kapselung am Lichtbogenfusspunkt durchschmelzen und wurden

P₄₇₄ 809813/06*6

durch das entstehende Loch glühende Partikel in die Umgebung geschleudert, bevor der Lichtbogen abgeschaltet ist. Nachteil dieser Anordnung ist, dass die Dicke der einem stehenden Lichtbogen ausgesetzten Ringe beträchtlich sein muss, wenn man ein Durchschmelzen dieser durch den Fehlerlichtbogen vermeiden will. Dicke Metallringe bedingen aber einen grösseren Kapselungsdurchmesser und somit auch hohe Kosten.

Die in der DT-OS 2.307.195 beschriebene Hochspannungseinrichtung mit einer in einem Bereich, der bei Störungen einem stehenden Störlichtbogen ausgesetzt ist, gegen Abbrand mit einer Verstärkung versehenen Kapselung, weist auch den vorher erwähnten Nachteil auf.

Bei dem in der CH-PS 541 215 beschriebenen Rohrgaskabel für Hochspannung wird das Durchschmelzen der Kapselung bei einem stehenden Lichtbogen vor seinem Abschalten dadurch verhindert, dass kurze Kapselungsabschnitte unmittelbar bei den Isolierkörpern aus Stahl bestehen. Bei dieser Anordnung bestehen die übrigen Kapselungsabschnitte aus Wirtschaftlichkeitsgrunden nicht aus Stahl, sondern aus einem anderen Metall, z.B. aus Aluminium. Die Aneinanderreihung von Stahl- und Aluminiumkapselungsabschnitten ist nachteilig, weil insbesondere bei Freiluftaufstellung des Rohrgaskabels an den Kupplungsstellen Korrosionsgefahr besteht. Im weiteren werden durch die kurzen Kapselungsabschnitte aus Stahl die Dichtungsstellen der Gesamtanordnung vermehrt, wodurch die Sicherheit der Gasdichtheit sinkt. Wenn die das Weiterwandern des Lichtbogens verhindernden Isolierkörper voneinander auf grosse Abstände angeordnet sind, um die Anzahl der Dichtungsstellen zu reduzieren, werden in einem Störungsfall grosse Anlagenteile durch den wandernden Lichtbogen zerstört.

809813/0645

Aufgabe der Erfindung ist es, eine metallgekapselte Hochspannungsanlage der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der sich das Durchbrennen der Kapselung durch den Störlichtbogen vor seinem Abschalten durch eine wirtschaftlich vorteilhafte Losung vermeiden lässt.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass die Einlage aus mindestens einem ein freies und ein mit dem sie tragenden elektrisch leitenden Teil galvanisch verbundenes Ende aufweisenden, mindestens in Tangentialrichtung geführten, bei auf der Einlage brennendem Lichtbogen zur Erzeugung eines mindestens eine Axialkomponente aufweisenden und eine rotierende Bewegung des brennenden Lichtbogens bewirkenden Magnetfeldes dienenden elektrischen Leiter besteht.

Die Einlage kann aus einer Spule mit mindestens einer Windung oder aus einem Blechmantel, mit mindestens einem an seinem freien Ende beginnenden sowohl in axparalleler als auch in tangentialer Richtung verlaufende Komponenten aufweisenden Einschnitt, bestehen.

Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer metallgekapselten Hochspannungsanlage im Längsschnitt und

Fig. 2 im Querschnitt mit einer Einlage aus einer Windung,

Fig. 3 auch einen Teil einer metallgekapselten elektrischen Hochspannungsanlage im Längsschnitt, mit einer Einlage aus in radialer Richtung und

Fig. 4 in Axialrichtung nebeneinander gewickelten Windungen,

13/0645

Fig. 5 einen Längsschnitt mit einer Einlage aus einer Spule und aus einer elektrischen Abschirmung, und

Fig. 6 einem Längsschnitt mit einer Einlage aus einem Blechmantel sowohl an der Innenwand der Kapselung als auch an der Oberfläche des Leiters.

Der in Fig. 1 dargestellte Teil einer metallgekapselten Hochspannungsanlage besteht aus den Endteilen der zylindrischen Kapselungen 1 und 2, aus dem Isolierkörper 3, aus dem elektrischen Leiter 4 und aus den an der Innenwand der Kapselungen 1 und 2 angebrachten Einlagen 5 und 6. Die Einlagen sind in Bereichen angeordnet in welchen bei Störungen das Weiterwandern eines Lichtbogens durch den Isolierkörper 3 verhindert ist. Die Einlagen 5, 6 dienen zur Aufnahme von Lichtbogenfusspunkten und bestehen aus je einer durch einen aufgeschlitzten Metallzylinder aus abbrandfestern Material gebildeten Windung mit einer kleinen Ueberlappung. Die Metallzylinder der Einlagen 5, 6 sind mittels eines härtbaren Isoliermaterials in den Kapselungen 1 und 2 befestigt und reichen mit ihren abgerundeten Kanten bis zum Isolierkörper 3. Das eine Ende 7 des Metallzylinders ist elektrisch isoliert, das andere EndeVist hingegen unter der Ueberlappung mit der Kapselung 2, wie in Fig. 2 dargestellt, galvanisch verbunden.

Bei einer Störung, bei welcher zwischen dem Leiter 4 und der Kapselung 2 an irgendeiner Stelle der Hochspannungsanlage ein Lichtbogen entsteht, wandert der Lichtbogen in einer die Stromschleife vergrössernden Richtung bis er in seiner Wanderung durch einen Isolierkörper 3 aufgehalten wird. Die Fusspunkte des aufgehaltenen Lichtbogens 9 in den Figuren 1 und 2 sitzen einerseits auf dem Leiter 4 und andererseits auf der Einlage

809813/0645

Der vom Ende 8 der Einlage 6 zum Lichtbogenfusspunkt fliessende Strom bildet eine Schleife, wobei diese Stromschleife ein axiales Magnetfeld erzeugt, das eine in Fig. 2 in Pfeilrich tung 10 verlaufende rotierende Bewegung des Lichtbogens 9 be wirkt. Da der Lichtbogenfusspunkt in dieser Anordnung weder auf der Kapselung 2 noch auf der Einlage 6 stehen bleibt, kön nen sowohl für die Kapselungen 1, 2 als auch fur die Einlagen 5, 6 relativ dünne Materialien verwendet werden. Die Einlagen 5, 6 können aus dem gleichen Material wie die Kapselungen 1,2 oder aus einem abbrandfesten Material hergestellt werden.

In der in Fig· 3 dargestellten Anordnung wird das bei einem auf der Einlage brennenden Lichtbogen zu erzeugende axiale Magnetfeld durch eine aus mehreren Windungen gebildete Spule 11 hervorgerufen. Die äussere Windung der Spule 11 ist mit der Kapselung 1, 2 verbunden. Die Windungen bestehen aus Flachleitern, die mit einer elektrisch isolierenden Zwischenlage aufeinandergewickelt sind. Die innere Oberfläche der inneren Windung ist blank. Das innere Ende der inneren Windung endet elektrisch isoliert.

In der linken Hälfte der Fig. 4 ist ein Leistungsschalter mit dem Aktivteil 12 und der Kapselung 13 dargestellt. Der Isolierkörper 14 trägt den in der Kapselung 15 geführten Leiter 4. Die Einlage besteht in dieser Anordnung aus in Axialrichtung nebeneinander gewickelten Windungen 16, 17. Die Windungen 16, 17 sind gegen die Kapselungen 13, 15 und gegeneinander isoliert. Die innere, dem Leiter 4 zugekehrte Oberfläche der Windungen 16, 17, ist blank. Oie beim Isolierkörper 14 liegenden Aufgänge der Windungen 16, 17 sind mit der zugehörigen Kapselung 13 resp. galvanisch verbunden. Um eine rotierende Bewegung des Lichtbogens auch dann zu gewährleisten, wenn der Lichtbogenfusspunkt unmittelbar beim Isolierkörper 14 liegt, sind einigen Windungen

809813/064S

fc -

snahme er-

mit dem Isolierkörper 14 abgedeckt. Durch diese Massna reicht man, dass der zum Fusspunkt des Lichtbogens führende Strom ein axiales Magnetfeld erzeugt, wodurch die rotierende Bewegung des Lichtbogens aufrechterhalten bleibt.

Die Windungen 1Θ, 19 der in Fig. 5 dargestellten Einlage sind nebeneinander gewickelt und bestehen aus isolierten Leitern. Die letzte, innere blanke Windung, die dem inneren Leiter 4 zugekehrt ist, besteht aus einem aufgeschlitzten Zylinder 20, Dieser Zylinder 20 oder 21 ist als elektrische Abschirmung ausgebildet und deckt die übrigen Windungen 18, 19 ab. Die ersten vom Isolierkörper 3 entferntesten Windungen 1Θ, 19 sind mit den zugehörigen Kapselungen galvanisch verbunden. Die letzten Windungen 18, 19 am Isolierkörper 3 sind mit den Anfängen der aufgeschlitzten Zylinder verbunden. Das Ende des Zylinders 20 oder 21 ist elektrisch isoliert.

In der Anordnung nach Fig. 6 sind sowohl an der Innenwand der Kapselung 1,2 als auch an der Oberfläche des Leiters 22, 23 Einlagen angebracht. Jede Einlage besteht aus einem Blechmantel 24, 25, 26, 27, der an seinem dem Isolierkörper 28 zugewandten Rand mit der ihn tragenden Kapselung 24, 25 oder Leiter 22, 23 elektrisch leitend verbunden ist und an seinen übrigen Teilen davon elektrisch isoliert ist. In Fig. 6 ist nur die rechte Hälfte des Isolierkörpers 28 dargestellt. Die dem Raum zwischen dem Leiter 22 oder 23 und der Kapselung 1 oder zugekehrten Oberflächen der Blechmäntel 24, 25, 26, 27 sind blank. Die Blechmäntel 24, 25, 26, 27 sind mit mehreren an ihren elektrisch isolierten Enden beginnenden wendeiförmigen Einschnitten 29 versehen. Die zwischen je zwei Einschnitten 29 liegenden elektrisch leitenden Teile der einander gegenüberliegenden, zusammengehörenden Blechmäntel 24, 25 und 26, 27 führen im gleichen Uhrzeigersinn von ihren freien Enden zu

809813/0645

ihren anderen Enden. Diese Massnahme sichert, dass die Axialkomponente des durch den im äusseren und im inneren Blechmantel zu den Lichtbogenfusspunkten fliessenden Strom erzeugten Magnetfeldes in die gleiche Richtung zeigen. Um auch bei unmittelbar an der Oberfläche des Isolierkörpers 28 brennendem Lichtbogen ein axiales Magnetfeld durch die Blechmäntel 24, 25, 26, 27 erzeugen zu können, sind die Schlitze 29 und die dazwischen liegenden elektrisch leitenden Teile an ihren den freien Enden der Blechmäntel abgekehrten Enden auf einer bestimmten Breite mit dem Isolierkörper 2Θ abgedeckt.

Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin, dass die rotierende Bewegung des Lichtbogens an Stellen, wo er an seinem Weiterwandern gehindert ist, die Anwendung von relativ kleine Dicken aufweisenden Einlagen und somit eine hohe Wirtschaftlichkeit, unter Gewährleistung einer hohen Betriebssicherheit, erlaubt.

809813/0645

Claims

Patentansprüche:

Metallgekapselte mit mindestens einem innerhalb der Kapselung durch Isolierkörper befestigten elektrischen Leiter und mit an der Innenwand der Kapselang und/oder an der Oberfläche des Leiters in einem Bereich, in welchem bei Störungen das Weiterwandern eines Lichtbogens verhindert ist, angeordneter für die Aufnahme von Lichtbogenfusspunkten vorgesehener Einlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage (5,6,11,16, 17,18,19,24,25,26,27) aus mindestens einem ein freies und ein mit dem sie tragenden elektrisch leitenden Teil (1,2,13,15, 22,23) galvanisch verbundenes Ende aufweisenden, mindestens in Tangentialrichtung geführten, bei auf der Einlage brennendem Lichtbogen zur Erzeugung eines mindestens eine Axialkomponente aufweisenden und eine rotierende Bewegung des brennenden Lichtbogens bewirkenden Magnetfeldes dienenden elektrischen Leiter besteht.

2» Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage. (5,6) aus einer Spule mit mindestens einer Windung besteht.

3. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (11) aus in radialer Richtung aufeinandergewickelten Flachleitern besteht.

4. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule aus in Axialrichtung nebeneinander gewickelten Windungen (16,17) besteht.

5. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach den Ansprüchen 2 und 3 oder 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die letzte, dem Raum zwischen Leiter (4) und Kapselung (1,2) zugekehrte Windung der Spule aus einem aufgeschlitzten, als elek-

809613/0645

trische Abschirmung ausgebildeten, die übrigen Windungen abdeckenden Zylinder (20,21) besteht.

6. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage aus einem Blechmantel (24,25,26,27) mit mindestens einem an seinem freien Ende beginnenden sowohl in achsparalleler als auch in tangentialer Richtung verlaufende Komponenten aufweisenden Einschnitt (29) besteht.

7. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter der Einlagen an der Innenwand der Kapselung (1,2) und an der Oberfläche des Leiters (22,23) im gleichen Uhrzeigersinn von ihren freien Enden zu ihren anderen Enden geführt sind.

8. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Raum zwischen Kapselung (1,2,13,15) und Leiter (4,22,23) zugekehrte Oberfläche der Einlage teilweise in der Nähe des Isolierkörpers (14,28) mit einem elektrischen Isoliermaterial abgedeckt ist.

9. Metallgekapselte Hochspannungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage aus abbrandfestem Material besteht.

809813/0645