DE3341584A1 - High-voltage switching cell which is resistant to interfering arcs - Google Patents

High-voltage switching cell which is resistant to interfering arcs

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    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
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    • H02B13/065—Means for detecting or reacting to mechanical or electrical defects

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Abstract

Measures are indicated by means of which a resistance to interfering arcs, which resistance lasts for a relatively long time, can be achieved in order to protect the operating personnel in the case of metal-encapsulated high-voltage switching cells which are filled with insulating gas.

Description

Störlielltt)ugelllestcStörlielltt) ugelllestc

Hochspannungs-Schaltzelle Die Erfindung betrifft Maßnahmen nach den Merkmalen Oberbegriffes des Patentanspruches 1.High-voltage switchgear cell The invention relates to measures according to the Features of the preamble of claim 1.

Metallgekapselte mit Isoliergas gefüllte Hochspannung Schaltzellen zeichnen sich durch geringen Raumbedarf hohe Betriebssicherheit und geringe Wartungsbedar aus. Auch hier muß zumindest theoretisch mit Störung fällen gerechnet werden, beispielsweise durch unzulessig hohe Überspannungen, Umschlagstörungen u. dergl.Metal-enclosed high-voltage switch cells filled with insulating gas are characterized by low space requirements, high operational reliability and low maintenance requirements the end. Here too, at least in theory, faults must be expected, for example due to inadmissibly high overvoltages, handling faults and the like.

So überaus selten derartige Störungsfälle auftreten und es als ausgesprochener Zufall angesehen werden wenn sich gerade in diesem Augenblick Bedienungspersonal in der Nähe befindet, ist es dennoch erforderlich Maßnahmen zu treffen, die mit Sicherheit jeden UnglGdCsfall ausschließen.Such incidents of malfunction occur extremely rarely and it is more pronounced Coincidence if there is an operator at that very moment is in the vicinity, it is still necessary to take measures with that Safety exclude any accident.

Diese Maßnahmen sind u.U. sehr aufwendig, insbesondsnc bei relativ leichten dreiphasigen, blechgekapselten Schaltzellen, die dem hohen durch den Störlichtbogen erzeugten Gasinnenüberdruck nicht standhalten können Hier werden aufsprengbare Druckentlastungsöffnungen großem Querschnitt vorgesehen, die sich schon beim Druckanstieg öffnen und die zudem noch mit Gasableitungskanälen ausgestattet werden müssen Da sich in der Regel ein Störungsfall hier zu einem dreiphasigen Kurzschluß ausweitet, verharren die Fußpunkte des Stehlichtbogens im wesentlichen auf den spannungsführenden Teilen der Phasen.These measures may be very complex, especially in the case of relative light three-phase, sheet-metal-encapsulated switching cells, which are able to withstand the high levels caused by the arcing fault The internal gas pressure generated cannot withstand the pressure relief openings that can be blown open here large cross-section, which open when the pressure rises and which also still need to be equipped with gas discharge ducts. As a rule, a If the fault extends to a three-phase short circuit, the base points remain of the standing arc essentially on the live parts of the phases.

Anders verhält es sich bei einphasig gekapselten Schon zellen. Da hier eiiie Vielzahl der o.a. Druckentlastungsöffnungen als zu aufwendig angesehen werden muß, erweist es sich als zwecklnäl3ig, diese Bauform weilgehel stehlichtbogenfest auszuführen, was sich bei entsprechender Formgebung mittels der Guß technik relativ leicht erreichen läßt.The situation is different with single-phase encapsulated already cells. There here a large number of the above pressure relief openings as too expensive must be viewed, it proves to be expedient to use this design Execute free-arc proof, which can be achieved with appropriate shaping by means of the Casting technique can be achieved relatively easily.

Problematisch bei dieser Bauform ist, falls sich ein Erdschluß zu einem Kurzschluß entwickelt, daß dann ein Fußpunkt des Störlichtbogens direkt auf der Metallwandung brennt, diese durchschmilzt und einen für Menschen gefährlichen Feuerausbruch verursacht.The problem with this design is if an earth fault occurs a short circuit developed that then a base point of the arc fault directly on the metal wall burns, it melts through and is dangerous for people Caused a fire to break out.

Während bei einer durch Gasinnenüberdruck explodierenden Schaltzelle eine allseitige Zerstörung hervorgerufen wird, beschränkt sich in diesem Falle der Lichtbogenangriff auf prädestinierte Stellen, die insbesonders durch Schleifenbildung der spannungsführenden Teile stt )t)itl- sind.During a switching cell exploding due to internal gas pressure a destruction on all sides is caused, in this case the Arc attack on predestined areas, especially through the formation of loops of the live parts stt) t) itl- are.

Zur Abwendung von Gefahr wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, derartig prädestinierte Stellen zumindest im Gefahrenbereich abbrandfest auszugestalten, d.h. sie mit Abbrandmaterial auszustatten, das mengenmäßig ausreicht, länger Zeit dem Stehlichtbogen standzuhalten, ehe die eigentliche Wandung angegriffen wird.In order to avert danger, the invention proposes such a type to design predestined areas, at least in the danger area, to be fire-proof, i.e. to equip them with burn-up material that is sufficient in terms of quantity, for a longer period of time to withstand the standing arc before the actual wall is attacked.

Es wird vorgeschlagen, die prädestinierten Stellen mit einem Abbrandschirm zu versehen, beispielsweise mit einer Stahlplatte, die in einem bestimmten Abstande vor der gefährdeten Wandung angebracht wird, womit sich eine zusätzliche, günstige Schott - wirkung erzielen läßt.It is suggested that the predestined places with a burnout screen to be provided, for example, with a steel plate spaced at a certain distance is attached in front of the endangered wall, which creates an additional, cheap Bulkhead effect can be achieved.

Des weitern kann in dem genannten Zwischenraum eine feuerdämmende Isolierschicht eingebracht werden. Ist die Schaltzelle für hohen Betriebstrom ausgelegt, ist es zur Vermeidung wärmeerzeugender Wirbelströme in der Stahlplatte sinnvoll, diese zweckeiitsprechend zu schlitzen.Furthermore, in the space mentioned, a fire-insulating Insulating layer are introduced. If the switching cell is designed for a high operating current, it makes sense to avoid heat-generating eddy currents in the steel plate, to slit these appropriately.

Als weniger aufwendig erweist es sich, wenn weiterhin erfindungsgemäß die durch den Störlichtbogen bedrohte Außenwand mit innen angegossenen Rippen versehen wird. Diese sind so bemessen, daß sie das für den Lichtbogenfußpunkt erforderliche Abbrandmaterial für eine bestimmte Zeit zu liefern imstande sind, ehe der Lichtbogenfußpunkt sich zu der eigentlichen Wandung durchgeschmolzen hat.It proves to be less expensive if it continues according to the invention the outer wall threatened by the arcing fault with cast on the inside Ribs is provided. These are dimensioned so that they do that for the arc root are able to deliver the required combustion material for a certain period of time, before the arc root has melted through to the actual wall.

Mit sinnvoll in den Zwischenräumen eingebrachtem, unter Lichtbogeneinfluß gasabgebendeti Material läßt sich der Abbrandvorgang zweckdienlich beeinflussen.With sensibly introduced into the gaps, under the influence of an arc Gas-emitting material can be useful in influencing the burning process.

er Frfindungsgegenstand wird an Hand beigefügter Zeichnungen an einem Anwendungsbeispiel näher erläutert.The object of the invention is based on attached drawings on a Application example explained in more detail.

Dargestellt ist eine einphasig, gußgekapselte, isoliergasgefüllte Mittelspannungs-Schaltzelle, links in Fig.1 in Vorderansicht und rechts in Fig. 2 im Längsschnott durch eine Phase.A single-phase, cast-encapsulated, insulating gas-filled one is shown Medium-voltage switchgear cell, on the left in Fig. 1 in a front view and on the right in Fig. 2 in the longitudinal section through a phase.

Diese Schaltzelle ist in mehrere, voneinander getrennte Kammern aufgeteilt, sie enthalten die wesentlichen Funktionselemente: den Steck-Kabelendverschluß 1, den Spannungswandler 2, den Stromwandler 3, den Vakuum-Leistungsschalterpol 4, den kombinierten Erdungs- und Sammelschienentrennschalter 5, das Sammelschienensystem 6 und den Schrank 7, enthaltend die Antriebe für die Schaltelemente sowie die Steuer- und Kontrolleinrichtungen.This switching cell is divided into several separate chambers, they contain the essential functional elements: the plug-in cable termination 1, the voltage converter 2, the current converter 3, the vacuum circuit-breaker pole 4, the combined earthing and busbar disconnector 5, the busbar system 6 and the cabinet 7, containing the drives for the switching elements and the control and control devices.

Die Bedienungsseite ist rechts. Zu ihr hinweisend ist die Schaltzelle abgeschlossen mittels der Deckel 8 u. 9. Durch die Schleifenbildung in der Leiterführung erweist sich insbesonders der Deckel 8 als prädestiniert für den Fußpunkt eines Störlichtbogens. Es ist somit erforderlich, vorzugsweise diesen Deckel 8 mittels der beschriebenen Maßnahmen zu schützen. Dieses geschieht in der schraffierten Zone 10.The operating side is on the right. The switching cell points to it closed by means of covers 8 and 9. Through the formation of loops in the conductor run In particular, the cover 8 proves to be predestined for the base of a Arc fault. It is therefore necessary to preferably use this cover 8 to protect the described measures. This happens in the hatched zone 10.

In den Fig. 3 - 7 werden unterschiedliche Maßnahmen gezeigt, wie beispielsweise der Deckel 8 in der schraffierten Zone 10 vor den schädlichen Einflüssen eines Störlichtbogens geschützt werden kann.In FIGS. 3-7, different measures are shown, such as, for example the cover 8 in the hatched zone 10 from the harmful effects of an accidental arc can be protected.

Dargestellt sind Quercitte durch den Deckel 8 in der schraffierten Zone 10. In Fig. 3 ist erkennbar der umlaufende Flansch 11 und die Deckelwand 12. Auf ihrer Innenseite sind angegossene Nocken 13 vorgesehen, auf denen die Metaliplatte 14 beispielsweise mittels Senkschrauben befestigt ist.Shown are quercits through the cover 8 in the hatched Zone 10. The circumferential flange 11 and the top wall 12 can be seen in FIG. 3. Cast-on cams 13 are provided on its inside, on which the metal plate 14 is attached for example by means of countersunk screws.

In Fig. 4 ist der gleiche Querschnitt dargestellt. Hier tragen die Nocken 13 die Isolierplatte 15, auf der die Flacheisen 16 befestigt und zweckmäßig geerdet sind. Diese Isolierplatte 15 besteht aus wärmedämmendeii, oder unter Lichtbogeneinflu{t gasal)gebendelllMaterial, sie kann auch aus einem antiferromagnetischen Metall bestehen.In Fig. 4 the same cross section is shown. Here they wear Cam 13, the insulating plate 15 on which the flat iron 16 is attached and useful are grounded. This insulating plate 15 consists of heat-insulating deii, or under the influence of arcing gasal) material, it can also consist of an antiferromagnetic metal.

In Fig. 5 ist die in den vorangegangenen Beispielen dargestellte Armatur durch angegossene Rippen 17 ersetzt. Diese sind so bemessen, daß sie für eine vorgegebene Zeit den Einflüssen des Störlichtbogens widerstehen, ehe die Wandung angegriffen wird.In Fig. 5 is the valve shown in the previous examples replaced by cast ribs 17. These are dimensioned so that they are for a given Time to withstand the effects of the arcing fault before the wall is attacked will.

Diese Rippen 17 besitzen weiterhin erfindungsgemäß die Aufgabe, die bei hohen Betriebströmen unverrneidbar auftretende Stromwärme aus dem Isoliergas an die wärmeabgebende Außenwand abzuleiten.According to the invention, these ribs 17 also have the task of In the case of high operating currents, the electricity heat from the insulating gas cannot be cut dissipate to the heat-emitting outer wall.

Letztgenannte Aufgabe wird wirksam unterstützt, wenn nach Fig. 6 auch die Außenwand mit den Rippen 18 bestückt wird.The latter task is effectively supported if, according to FIG. 6, too the outer wall is equipped with the ribs 18.

Nach Fig. 7 werden die Kühlrippen 18 durch eine weitere erfindungsgemäße Einrichtung ersetzt. Hier sind in der Außenwand Kanäle 19 vorgesehen, die entweder mit einem Kühlmittel beschickt werden oder oben und unten der freien Atmosphäre zugnnglich.dazu dienen, mittels der Thermosyphonwirkung eine intensive Luftströmung zwecks Kühlung zu erzeugen.According to FIG. 7, the cooling fins 18 are replaced by a further according to the invention Replaced facility. Here channels 19 are provided in the outer wall, either be charged with a coolant or above and below the free atmosphere Accessible. serve, by means of the thermosyphon effect, an intensive air flow for the purpose of cooling.

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Claims (6)

P a t e n t a n s p r ü c h e Hochspannungs-Schaltzelle, vorzugsweise in metallgekapselter und isoliergasgefüllter Ausführungsform, ein-oder mehrphasig, mit besonderen Einrichtungen zum Schut ze des Bedienungspersonals bei evtl. auftretenden Störungsfälle, gekennzeichnet dadurch, daß Maßnahmen vorgesehen sind, die sich auf die Verhinderung des Durchbrennens der Metallwandungen durch einen Störlicht bogen beziehen, indem an hierzu besonders gefährdeten Zonen diese Wandungen spez-iell ausgebildet sind, beispielsweise mit einer Schottung versehen, wobei im bestimmten Abstande von der Wandung (12) Metallplatten (1 angeordnet werden, die die Lichtbogenfußpunkte des Störlichtbogens von der Wandung fernhalten. P a t e n t a n s p r ü c h e high-voltage switchgear cell, preferably in metal-encapsulated and insulating gas-filled embodiment, single or multi-phase, with special devices to protect the operating personnel in the event of any Malfunctions, characterized in that measures are provided that relate to the prevention of the burning through of the metal walls by an interfering light arc refer to these walls by specializing in areas that are particularly at risk for this purpose are formed, for example, provided with a partition, in particular Distances from the wall (12) metal plates (1 are arranged, which the arc root points keep the arc fault away from the wall. 2. Hochspannungs-Schaltzelle nach Patentanspruch 1, gekenn zeichnet dadurch, daß diese Metallplatten (14) geschlitzt sind oder durch Flachstangenmaterial (16) ersetzt werden, die gemeinsam auf einer Platte (15) befestigt sind wobei letztere entweder aus wärmedämmendenj oder unter Lichtbogeneinfluß gasabgebendt w Isoliersto'ff aber auch aus antiferromagnetischem Metall bestehen kann.2. High-voltage switch cell according to claim 1, marked is distinguished in that these metal plates (14) are slotted or by flat bar material (16), which are fastened together on a plate (15), the latter Either from heat-insulating material or gas-emitting material under the influence of arcing w insulating material but can also consist of antiferromagnetic metal. 3. Hochspannungs-Schaltzelle nach Patentanspruch 1, gekenn zeichnet dadurch, daß die Wandungen an den gefährdeten Stellen mit vorgeschobenen Abbrandstellen für die Fußpunkte des Störlichtbogens ausgestattet sind, beispielsweise bei Metallgußausführung mit angegossenen inneren Rippen (17), die so ausgebildet sind, daß sie die elektrische Feldausbildung nicht stören, zum anderen aber genügend Abbrandmaterial aufweisen, um den Störlichtbogen eine bestimmte Zeit von der eigentlichen Wandung (12) fernzuhalten.3. High-voltage switch cell according to claim 1, marked in that the walls at the endangered points with advanced burn-off points are equipped for the base points of the arcing fault, for example in the case of a cast metal version with cast inner ribs (17) which are designed so that they the electrical Do not interfere with the field training, but on the other hand have sufficient combustion material, to keep the arcing fault away from the actual wall (12) for a certain period of time. 4. Hochspannungs-Schaltzelle nach den Patentansprüchen 1 u.4. High-voltage switch cell according to claims 1 u. 3, gekennzeichnet dadurch, daß außer den an der Innenseite der Wandung (12) vorgesehenen Rippen (17) weitere Rippen (18) an der Außenseite angeordnet werden. 3, characterized in that in addition to the on the inside of the wall (12) provided ribs (17) further ribs (18) can be arranged on the outside. 5. Hochspannungs-Schaltzelle nach den Patentansprüchen 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß in der Wandung (12) Hohlräume bezw. Kanäle (19) vorgesehen sind, die Kühlmittel enthalten oder an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind.5. High-voltage switch cell according to claims 1 and 3, characterized in that in the wall (12) cavities respectively. Channels (19) are provided, the Contain coolant or are connected to a coolant circuit. 6. Flochspannungs-Schaltzelle nach den Patentansprüchen 1, 3 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten kanäle (19) von unten nach oben verlaufen und beiderseitig der freien Atmosphäre zugänglich sind, so daß auf diese Weise durch Thermosyphonwirkung eine intensive Kühlluftströmung entsteht.6. Floch voltage switching cell according to claims 1, 3 and 5, characterized in that said channels (19) run from bottom to top and both sides of the open atmosphere are accessible, so that by this way Thermosyphon effect creates an intensive flow of cooling air.
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