DE3240774A1 - Hochspannungsschaltkammer - Google Patents

Description

• Ho chspannungsschaltkammer Gegenstand der Erfindung Die Erfindung betrifft Hochspannungsschaltkammern mit Vorkompression des Schaltgases und mit einem feststehenden Doppeldüsensystem wie es insbesondere in DE-OS 31 13 325 und P 32 34 971.8 beschrieben worden ist.
• Stand der Technik In der DE-OS 31 13 325 ist bereits der grundlegende Gedanke geäußert worden, durch Verwendung einer Leitstoff- Isolierstoff- Doppeldüsenanordnung die Wechselwirkung zu eliminieren, die während einer Stromunterbrechung mit einer Beitstoff-Leitstoff- Doppeldüsenanordnung zwischen ihren beiden Funktionen besteht, nämlich zunächst das Lichtbogenplasma zu entionisieren und anschließend in einem von zwei Düsenelektroden begrenzten Isolierraum eine Strecke hoher Spannungsfestigkeit herzustellen.
• Im Zusatz gemäß P 32 34 97108 erfuhr die ursprüngliche Konzeption des Erfindungsgedankens eine wesentliche Verb es serung. Vor allem konnte die bisher zu beobachtende Enge des Gasabströmrohres auf der Antriebsseite der Unterbrechereinrichtung überwunden werden durch konstruktive Ausnützung des Raumes, der innerhalb des Kompressionszylinderumfangs noch verfügbar ist.
• Bei dieser auch konstruktiv wesentlich vereinfachten Unterbrechereinrichtung hat jedoch das Ausmaß der Verkürzung der Ausschaltzeit Grenzen.
• Dies liegt daran, daß noch keine Mittel vorgesehen sind, die es ermöglichen den für eine erfolgreiche Stromunterbrechung erforderlichen Schaltgasdruck auch bei einer verkürzten Vorkompressionszeit sicherzustellen0 Sehr kurze Ausschaltzeiten und darüber hinaus eine Kompensation des Druckabfalles im Kompressionszylinder auch noch in der Lichtbogenphase sind bereits mit einer Schantkammer nach DE-OS 31 24 075 realisierbar gewordene Das darin angewendete ochleistungs-Vorkomtressionssystem unterscheidet sich von bekannten Ausführungen unter anderem durch die erheblich geringere Zahl bewegter Bauteile.
• Es verbleiben jedoch noch weitere Verbesserungen als erstrebenswert übrig. Sie betreffen vor allem Anordnung und pneumatische Verbindung der Druckräume für die Vorkompression des Schaltgases.
• Aufgabe der Erfindung Das Absinken des Schaltgasamrckes unter einen bestimmten Wert innerhalb einer vorgegebenen Zeit in einem Kompressionsraum mit Gasabströmung durch Düsen läßt sich = sieht man zunächst von der Einwirkung des Schaltlichtbogens ab - auf zweierlei Weise verhindern.
• Nach dem einen Verfahren wird das Schaltgas auf einen so hohen Anfangsdruck komprimiert, daß der exponentiell mit der Zeitkonstante T1 absinkende Gasdruck in der vorgegebenen Zeit die für eine zuverlässige Stromunterbrechung gesetzte Druckmarke nicht unterschreitet0 Bei dem anderen Verfahren genügt ein relativ kleinerer Anfangs druck, wenn dafür der Druckabfall flacher verläuft entsprechend einer Zeitkonstante T2 größer als 21.
• Die größere Zeitkonstante läßt sich durch eine Vergrößerung des Kompressionsraumes erreichen.
• Im Verhältnis zu dem zuerst genannten Verfahren sind bei dem zweiten Verfahren sowohl die Kompressionskraft als auch der konstruktive Aufwand zur Erzielung kurzer Vorkompressionszeiten kleiner.
• Daher stellt sich die Erfindung insbesondere die Realisierung dieses zweiten Verfahren der Schaltgas-Vorkompression zur Aufgabe.
• Darstellung der Erfindung Die gestellte Aufgabe der erfinderischen Weiterentwicklung wird durch die im Patentanspruch 1 sowie in den nachfolgenden Patentansprüchen definierten und an Hand eines Ausführungsbeispiels prinzipiell erläuterten Erfindungsmerkmale gelöst.
• Ausführungsbeispiel Das Ausführungsbeispiel hat zum Thema metallgekapselte SF6-isolierte dreipolige Leistungsschalter insbesondere für Nennspannungen von 245 bS9 362 kV mit einer Schaltksmmer pro Pol.
• Vor diesem Hintergrund zeigt es erläuternd einen Längsschnitt durch die Schaltkammer (2) eines Poles, Darin befindet sich die erfindungsgemäße Unterbrechereinrichtung (1). Sie ist sowohl im eingeschalteten als auch im ausgeschalteten Zustand dargestellt.
• Zum Teil sieht man auch noch das Isolierrohr (70), das die Schaltkammer stützt.
• Sowohl fUr die Schaltkammer als nach fUr den Stützer wird ein ungeteiltes Isolierstoffrohr verwendet. An diesem Rohr ist mit entsprechendem Abstand gegen das Erdpotential die Grundplatte (71) mittels die Rohrwand durchdringender über den Umfang verteilter Preßkörper (72) befestigt Die Platte (71) nimmt das Tragrohr (11) sowie die Stronileitungs- und Kontaktfinger- Traghülse (21) auf.
• Auf seiner dem Erdpotential ab«jcwandten Stirnseite ist an dem Isolierstoffrohr mittels der Preßkörper (73) die gleichfalls mit Rippen versehene Ringplatte (74) befestigt; sie gibt dem Schaltstück- und Düsenkörperträger (75) Halt.
• Dieser hülsenförmige Träger erweitert sich zu dem abgeschlosgenen Schaltgas-Expansionszylinder (76). Sein Volumen ist dem jeweils geforderten Ausschaltvermögen angepasst.
• An der entgegengesetzten Seite ist das Gehäuse (77) aufgeschoben. Darin befinden sich erfindungsgemäß besonders flach bauende Kontaktfinger (78) Jeder Kontaktfinger wird durch eine in ihn versenkte Schraubenfeder (79) gegen die Kontaktauflagen im Kontaktgehäuse und an dem bewegbaren Dauerstromchaltstück (14) gedrückt.
• Dem Düsenkörper (3) aus elektrisch leitfähigemk Material steht ein Düsenkörper (4) aus elektrisch isolierendem Material achsial gegenüber.
• Der Isolierstoffdüsenkörper und der ebenfalls aus Isolierstoff bestehende Kompressionskolben (10) bilden eine Baueinheit und werden von dem Isolierstoffrohr (11a) gehalten; es stellt die Verlängerung des metallischen Tragrohres (11) dar, an dem die Ringplatte (80) angebracht ist.
• Den Kompressionskolben (10) umgibt im ein- und ausgeschalteten Zustand der Kompressionszylinder (12).
• Die Düsenkörper (5,4) umgibt er nur während einer Ausschaltung bis zur Unterbrechung des Schaltlichtbogens.
• Außer der Kompression des Schaltgases übt dieser Zylinder noch zwei weitere Funktionen aus: Mit einer Metallhülse (13) versehen, die sich an einer Stirnseite zu der Kontaktelektrode (14) erweitert, repräsentiert er auch das bewegbare Dauerstromschaltstück.
• An der entgegengesetzten Seite geht die Metallhülse (13) in nicht dargestellte Ringabschnitte über als Anschlußelemente zu dem Gasabströmrohr (16).
• Von der Stromleitungshülse auf dem Kompressionszylinder übernehmen an je einer Stirnseite die Kontaktfingersysteme (78) und (20) den Strom.
• Die Kontaktfinger (20) sind an der Metallhülse (21) angeordnet und diese ist mit der Grundplatte (71) elektrisch leitend verbunden.
• Die dritte Funktion des Kompressionszylinders besteht darin, daß seine Innenwand gemeinsam mit der Außenwand des Tragrohres (11a) erfindungsgemäß einen Ringkanal (81) bildet, der die Kompressionsräume A und B pneumatisch verbindet; die Einströmöffnung ist mit (82) markiert.
• Als Distanzstück und auch als Gleitlager dient der Ansatz (83) am Kompressionskolben. In seinem Bereich befindet sich desweiteren ein nicht dargestelltes Rückschlagventil.
• Das Lichtbogenschaltrohr (17) geht konusförmig in das Gasabströmrohr (16) über. Durch dieses Rohr ist der Kompressionsraum B, der seine äußere Begrenzung durch das Tragrohr (11a) findet, achsenseitig definiert. Die stirnseitigen Abschlüsse stellen die schon angeführte Ringplatte (80) dar sowie die bewegbare Ringplatte (84) an dem Gasabströmrohr. Diese Ringplatten können auch unter einem anderen als rechten Winkel an ihren Trägern befestigt sein.
• Das Gasabströmrohr erweitert sich an seinem freien Ende auf einen wesentlich größeren Durchmesser In diesem Rohrbereich sind - strömungstechnisch völlig unbedenklich - zwei sich radial gegenüberstehende Zapfen (85) angeordnet; an ihnen greift je eine Antriebstange (86) anO im Verlauf einer Ausschaltung wird in den pneumatisch parallel geschalteten Räumen A und B das Schaltgas verdichtet.
• Sobald das tichtbogenschaltstück die Düse (3) freigibt strömt das Gas zunächst aus dem Kompressionsraum A in den Düsenrauma Der Gasdruck beginnt zu sinken, Dieser Druckabfall wird durch den Gasnachschub aus dem Kompressionsraum 5 kompensiert0 Er ist daher wesentlich kleiner im Vergleich zu einer Eompressionseinrichtung mit nur einem Kompressionsraum von der Größe A.
• Nach der Freigabe auch der Isolierstoffdüse (4) durch das Nicht bogenschaltstück (17) hat das Schaltgas die Möglichkeit in den Expansionsraum C einzuströmen9 und von dort weiter in die Hülse (21) und das Stützrohr (70), wo zweckmäßigerweise 1.Warmetauscher installiert sind0 Das vorgekühlte Schaltgas kann also nur am geerdeten Ende des Stützrohres austreten und sich mit dem Isoliergas der Kapselung vermischen. Daher wird die dielektrische Festigkeit zwischen Schalterpol und Kapselung nicht beeinträchtigt.
• Handelt es sich um dreipolige Schalter, deren Pole in einem gemeinsamen Kessel untergebracht sind9 dann kommt außerdem hinzu, daß während einer Kurzschlußstromausschaltung die dielektrische Festigkeit auch zwischen den Polen von heißen Schaltgasen nicht geschwächt werden kann.
• Daraus resultiert ein großer Vorteil hinsichtlich der Prüfung: Wenn bei der Kurzschlußstromunterbrechung durch SF6-Schalter mit mehreren Schalteinheiten pro Pol in einer Kapselung oder mit den Schalteinheiten der drei Pole in einem einzigen Behälter die Sorge um die Verminderung der dielektrischen Festigkeit gegen die Kapselung und zwischen den Polen gegenstandslos geworden ist, ergeben sich wesentliche Vereinfachungen bei der Prüfung des Schaltvermögens0 L e e r s e i t e

Claims (6)

1. Patentansprüche Schaltkammer mit Vorkomtression des Schaltgases, in einer Doppeldüsenanordnung besteht ein erster Düsenkörper aus elektrisch leitendem Material und ein zweiter DEsenkörper aus elektrisch isolierendem Material, ein Kompressionszylinder dient partiell auch als Dauerstromschaltstück, ein bewegbares Lichtbogenschaltstück ist mit dem Eompressionszylinder verbunden, an das bewegbare tichtbogenschaltstück schließt sich ein Gasabströmrohr an, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß an einem bewegbaren rohrförmigen Körper (16) ein erster insbesondere ringplatteniörmiger Körper (84) angebracht ist, daß an einem feststehenden rohrförmigen Körper (11) ein zweiter insbesondere ringplattenförmiger Körper (80) angeordnet ist, daß der Raum 3 zwischen den ringplattenförmigen Körpern (84,80) mit dem Raum A pneumatisch verbunden ist, und daß die pneumatische Verbindung durch einen Ringkanal (81) hergestellt wird außerhalb des feststehenden Kolbenkörpers (10).
2. 2. Schaltkammer nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Kompressionszylinders (12) und die Außenwand des Kompressionskolbens (10) sowie des Tragrohres (11a) in räumlichen Abstand voneinander angeordnet sind und einen die Räume A und B verbindenden Ringkanal bilden.
3. 3. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kompressionskolben (10) und dem ringplattenförmigen Körper (84) im Zuge einer Ausschaltung ein Raum C entsteht, und <Iaß der Raum (1 durch Öffnungen (87) mit dem Hohlraum des Gasabströmrohres (16) in pneumatischer Verbindung steht.
4. 4, Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Ausschaltung ohne ljtrom oder eines kleinen Stromes der Druck des Schaltgases im Kompressionsraum B gleich oder größer ist als im Kompresionsraum A.
5. 5. Schaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ~~~~~~~~~~ daß für die Schaltkammer (2) und das Stütz- und Isolierrohr (70) ein ungeteilter Rohrkörper Verwendung findet9 und daß an diesem Rohrkörper Bauteile der Unterbrecher einrichtung (1) befestigt sind mittels die Rohrwand durchdringender Preßkörper (72).
6. 6. Schaltkammer nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktfinger (78) an einem Ende eine vorsprinm gende Wölbung aufweist und an dem anderen Ende flach ausgebildet ist, daß die Kontaktfingerwölbung an einer hauptsächlich ebenen Fläche aufliegt während das flach ausgebildete Kontaktfingerende auf eine hauptschlich gewölbte Auflagefläche (14) drückt, und daß der Kontaktdruck durch eine einzige vom Kontaktfinger mindestens teilweise umgebene Feder (79) bewirkt wird0