DE3431015A1 - Schutzvorrichtung gegen das bersten von einem isolator eines hochspannungsleistungsschalters - Google Patents

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-HH/Sl/bl Theodor-Stern-Kai 1 KS 84/06 D-6000 Prankfurt 70

"Schutzvorrichtung gegen das Bersten von einem Isolator eines Hochspannungeleistungsschalters"

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Hochspannungsleistungsschalter können - abhängig von der Betriebsspannung und den Einsatzbedingungen - mit Einschaltwiderständen ausgerüstet werden, die beispielsweise innerhalb der Isolatoren der Schalter angeordnet sein können. Diese Einschalt-Widerstände haben die Aufgabe, beim Einschalten von Freileitungen die Schaltspannungen zu begrenzen. Die Einschaltdauer liegt im Bereich von 10 ms.
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Bei einen Schalter in "Aus"-Stellung kann bei einem inneren Überschlag über die Einschalt-Widerstände ein Kurzschlußstrom auftreten, der sehr schnell zu einem den Isolator gefährdenden Innendruck führt. Eine Explosion kann durch eine Überdrucksicherung verhindert werden, die den Druck in bekannter Weise auf unschädliche Werte begrenzt. Bekannt geworden ist z.B. eine Schutzvorrichtung, bei der zwei pneumatisch in Reihe liegende Membranen vorgesehen sind (DE-PS 16 40 964). Der zu schützende Raum ist mit dem Raum zwischen den beiden Membranen über eine gedrosselte Leitung

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verbunden, so daß die innere Membran beidseitig dem im zu schützenden Raum herrschenden Druck und die äußere Membran dem Innendruck und dem Atmosphärendruck ausgesetzt sind.

Im Falle einer Belastung des Einschalt-Widerstandes über längere Zeit, beispielsweise durch Innenüberschlag über die Widerstandsschaltstrecke, würde der Widerstand zunehmend erwärmt. Bei hohen Temperaturen kann der Porzellan-Isolator, der den Einschalt-Widerstand umhüllt, platzen. Die Druckerhöhung ist dabei vergleichsweise klein, so daß der Isolator durch eine obenbeschriebene Überdrucksicherung nicht geschützt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch im Falle eines verhältnismäßig kleinen, den Einschalt-Widerstand überlastenden Stromes ein Bersten des unter Innendruck eines Isolier- bzw. Löschgases stehenden Isolators wegen unzulässiger Temperaturerhöhung verhindert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben.

Der besondere Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß für die erfindungsgemäßen Ziele eine bereits vorhandene, ein Bersten des Isolators aufgrund eines Überdruckes des Isolier- bzw. Löschgases verhindernde Schutzvorrichtung verwendet werden kann, da neben dieser Schutzvorrichtung lediglich eine zusätzliche Teilvorrichtung benötigt wird. Die erfindungsgeraäße Vorrichtung ermöglicht somit vorteilhafterweise einen Schutz sowohl gegen Überdrücke des Isolier- bzw. Löschgases als auch gegen unzulässige Temperaturerhöhungen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt die einzige Figur den Endbereich eines Isolators im Halbschnitt sowie den zugehörenden Abschlußdeckel im Teilschnitt.

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Ein unter dem Innendruck eines Isolier- bzw. Löschgases stehender Isolator eines Hochspannungsleistungsschalters weist eine zylinderförmige Außenwandung 17, vorzugsweise aus Prozellan auf. Diese Außenwandung 17 wird durch eine elektrisch leitende Anschlußplatte 13 verschlossen, die über einen Befestigungsflansch 18, Gewindeschrauben 19 und 20 sowie eine Ringdichtung 21 gasdicht an der Außenwandung 17 befestigt ist. Im Innenraum des Isolators ist ein Einschalt-Widerstand 14 vorgesehen,der parallel zur Mittelachse des Isolators liegt, teilweise durch eine in der Anschlußplatte 13 vorhandenen Bohrung 22 hindurchragt und mittels einer Platte 9 und isolierten Gewindebolzen 12 an der Anschlußplatte 13 befestigt ist. Auf der Anschlußplatte ist der etwa halbkugelförmige ausgebildete Abschlußdeckel 8 beispielsweise mit Hilfe der Gewindeschrauben 20 befestigt, wobei eine Ringdichtung 23 eine gasdichte Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen sicherstellt.

In seinem Stirnbereich weist der Abschlußdeckel 8 eine Öffnung 24 auf, die durch eine innen liegende Berstplatte 1 gasdicht verschlossen ist und bei Auftritt eines unzulässigen Überdruckes im Innenraum des Isolators zerbricht und somit die Öffnung 24 freigibt. Im Innenraum des Abschlußdeckels 8 ist in unmittelbarer Nähe der Berstscheibe 1 ein Auslöseelement 25 angeordnet, das als Kolben 2 mit einer in Richtung der Berstscheibe 1 weisenden Spitze 5 ausgebildet ist. Andere Formen von Auslöseelementen sind denkbar. Der Kolben 2 ist in einem ortsfesten Zylinder 4 axial verschiebbar gelagert, der über Befestigungsstreben 26 an dem Abschlußdeckel 8 mechanisch befestigt ist. Das Auslöseelement 25 wird durch eine Verriegelungseinrichtung bei vorgegebenen Temperaturwerten des Einschalt-Widerstandes 14 in einer vorgegebenen Stellung gehalten, wobei bei Überschreitung der vorgegebenen Temperaturwerte das Auslöseelement 25 entriegelt wird, in Richtung der Berstscheibe 1 beschleunigt wird und die Berstscheibe 1 zerstört. Die Beschleunigung erfolgt durch eine im Zylinder 4 angeordnete, auf den Kolben 2 wirkende vorgespannte Feder 15.

Ein in eine Öffnung des Kolbens 2 entgegen der Federkraft einer Druckfeder 7 eingreifender Verriegelungsstößel 6 ist Teil der Verriegelungseinrichtung. Die Öffnung kann als eine am äußeren Umfang des Kolbens 2 angeord-

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nete Ringnut ausgebildet sein, in der sich ein Kolbenring 3 mit kreisringförmigen Querschnitt befindet. Der Verriegelungsstößel 6 greift im Verriegelungszustand derart in den radial liegenden Schlitz des Kolbenringes 3 ein, daß eine über den ganzen Umfang des Kolbenringes 3 wirkende kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Zylinder 4 und dem Kolben 2 hergestellt ist. Dazu weist der Zylinder 4 im Bereich der Verriegelungsstelle einen konischen Übergang zu einem etwas geringeren Innendurchmesser als im übrigen Bereich auf.

In der Verriegelungsstellung wird der Verriegelungsstößel 6 durch einen entgegen der Federkraft der Feder 7 gespannten Stahldraht 10 gehalten, der mit jeweils einem Ende an einer Außenwandung des Zylinders 4 sowie an einem Kopf 16 des Verriegelungsstößels 6 befestigt ist. Der Kopf 16 bildet das Gegenlager für die Druckfeder 7. Der Stahldraht 10 steht mit einem an dem Einschalt-Widerstand 14 angeschlossenen Leiter H, der gegebenenfalls über den Stahldraht 10, die Zylinderstreben 26 und den Abschlußdeckel 8 mit der Anschlußplatte 13 elektrisch leitend verbunden ist, derart in elektrisch leitender Verbindung, daß er bei einem unzulässigen Strom im Einschalt-Widerstand 14 erhitzt und entfestigt wird. Der Verriegelungsstößel 6 wird dann von der Druckfeder 7 aus dem Schlitz des Kolbenringes 3 herausgedrückt,was zu einer Entriegelung des Kolbens 2 und einer Beschleunigung des Kolbens 2 mit zugehörender Spitze 5 in Richtung der Berstscheibe 1 führt. Unter der Kraft der Feder 15 wird die Spitze des Kolbens 2 gegen die Berstscheibe 1 gepreßt und führt zu einer Zerstörung dieser Scheibe: Der Isolator wird druckentlastet. Bei Strömen, die zu einem schnellen Druckaufbau führen, dient die Berstscheibe 1 als. Druckentlastungseinrichtung.

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Claims (10)

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-HH/Sl/bl Theodor-Stern-Kai 1 KS 84/06 D-6000 Frankfurt 70 Patentansprüche

1. Schutzvorrichtung gegen das Bersten von einem Isolator eines Hochspannungsleistungsschalters, wobei der Isolator zur Aufnahme eines Einschaltwiderstandes dient, unter dem Innendruck eines Isolier- bzw. Löschgases steht und eine bei einem unzulässigen Überdruck des Isolier- bzw. Löschgases berstende und damit eine Öffnung im Isolator freigebende Membran aufweist, dadurch gekennzeichent, daß im Innenraum des Isolators in unmittelbarer Nähe einer als Membran wirkenden Berstscheibe (1) ein- Auslöseelement (25) angeordnet ist, daß eine Verriegelungseinrichtung (3, 6, 7, 27) bei vorgegebenen Temperaturwerten des Einschaltwiderstandes (14) das Berstelement (25) in einer vorgegebenen Stellung hält, und daß bei Überschreitung der vorgegebenen Temperaturwerte das Berstelement (25) entriegelt wird, in Richtung der Berstscheibe (l) beschleunigt wird und die Berstscheibe (l) zerstört.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (l) eine Öffnung (24) verschließt, die sich im Abschlußdeckel (8) des Isolators befindet.

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3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslöseelement (25)ein Kolben (2) verwendet wird, der eine in Richtung der Berstscheibe (l) weisende Spitze (5) aufweist und der in einem ortsfesten Zylinder (4) axial verschiebbar gelagert ist.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

daß das Auslöseelement(25) nach einer Entriegelung durch eine vorgespannte Feder (15) in Richtung der Berstscheibe (l) beschleunigt wird.

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen Verriegelungsstößel (6), der in der Verriegelungsstellung entgegen der Federkraft einer Druckfeder (7) in eine Öffnung des Auslöseelementes (25) eingreift und dieses in der vorgegebenen Stellung hält.

6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung als eine am äußeren Umfang des Kolbens (2) angeordnete Ringnut ausgebildet ist, in der sich ein Kolbenring (3) mit kreisringförmigen Querschnitt befindet, und daß der Verriegelungsstößel (6) im Verriegelungszustand in den radial liegenden Schlitz des Kolbenringes (3) derart eingreift, daß eine über den ganzen Umfang des Kolbenringes (3) wirkende kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Zylinder (4) und dem Kolben hergestellt ist.

7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (4) im Bereich des Kolbenringes (3) einen etwas geringeren Innendurchmesser als im übrigen Bereich aufweist.

8. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsstößel (6) durch einen gespannten Stahldraht (10) entgegen der Federkraft der Druckfeder (7) in Verriegelungsstellung gehalten wird, der mit jeweils einem Ende an einer Außenwandung des Zylinders (4) sowie an einem das Gegenlager für die Druckfeder (7) bildenden Kopf (16) des Verriegelungsstößels (6) befestigt ist.

9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl-

draht (ΙΟ) mit einem an dem Einschaltwiderstand (14) angeschlossenen Leiter

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(11) derart in elektrisch leitender Verbindung steht, daß bei einem unzulässigen Strom im Einschaltwiderstand (14) der Stahldraht (10) lokal erhitzt und entfestigt wird, der Verriegelungsstößel (6) von der Druckfeder (7) aus dem Schlitz des Kolbenringes (3) herausgezogen wird, die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kolben (2) und dem Zylinder (4) aufgehoben wird sowie der Kolben (3) und die Spitze (5) in Richtung der Berstscheibe (l) beschleunigt werden.

10. Schutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Leiter (H) über den Stahldraht (10), den Zylinder (4), die Zylinderstreben (26) und den Abschlußdeckel (8) mit der Anschlußplatte (13) in elektrisch leitender Verbindung steht.