DE4100721C2

DE4100721C2 - Compressed gas-insulated, metal-enclosed, vertical high-voltage switching device

Info

Publication number: DE4100721C2
Application number: DE19914100721
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Grasselt; Harry Neumann; Hans-Hermann Dipl Ing Thron
Original assignee: AEG Tro Transformatoren und Schaltgeraete GmbH
Current assignee: AEG Tro Transformatoren und Schaltgeraete GmbH
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1991-01-10
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2011-01-11
Also published as: DE4100721A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochspannungsschaltgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a high-voltage switching device the features of the preamble of claim 1.

Eine Druckgasisolierung für metallgekapselte senkrecht stehende Hochspannungsanordnungen findet insbesondere in Hochspannungsschaltanlagen und Sammelschienenelementen mit Schwefelhexafluorid als Isoliergasfüllung Anwendung.A pressurized gas insulation for metal encapsulated vertically standing high voltage arrangements are found in particular in High-voltage switchgear and busbar elements with Sulfur hexafluoride as an insulating gas filling application.

Die konstruktive Gestaltung der Hochspannungsschaltgeräte in Hinsicht auf ihr Isoliervermögen wird maßgeblich von den elektrischen Anforderungen ihres Einsatzgebietes bestimmt. Jedoch wird das Isoliervermögen in unkontrollierter Weise durch Partikel im Isoliergas gemindert, vor allem, wenn sie geladen und elektrisch leitfähig sind. Solche Partikel ver zerren an ungünstigen Stellen das schwach inhomogene Feld im Isolierraum. Es sind Verunreinigungen, die entweder be triebsbedingt entstehen oder trotz sorgfältigster Montage fertigungsbedingt nicht vermieden worden sind.The design of the high voltage switchgear in Regarding their insulating ability, the electrical requirements of your area of application. However, the insulating ability becomes uncontrolled mitigated by particles in the insulating gas, especially if they are charged and electrically conductive. Such particles ver tug the weakly inhomogeneous field at unfavorable points in the isolation room. There are impurities that are either arise due to drive or despite the most careful assembly production-related have not been avoided.

Anordnungen zum Schutz gegen Verunreinigungen des Isolier gases sind bekannt (z. B. US 3515939, DD 2 47 107). An Innen flächen einer horizontalen Metallkapselung, der auf Erd potential liegenden Außenelektrode der Druckgasisolierung, sind Öffnungen oder leitfähige Einbauten mit Öffnungen vor gesehen, hinter denen extrem feldschwache Räume ausgebildet sind. Gelangen die Partikel unter dem Einfluß der Schwer kraft, gegebenenfalls unterstützt durch Aufladungen, in diese Räume, lagern sie sich dort ab und sind damit inakti viert. Elektrisch besonders gefährdete Gebiete der Hoch spannungsanordnungen sind Einspannstellen von Abstandshal tern in der Metallkapselung. Abstandshalter sind Isolier stoffbauteile, die Einbauten - Innenelektroden - gegen die Außenelektroden abstützen. Unter den an den Einspannstellen gegebenen Feldverhältnissen in Verbindung mit dem Grenz schichtproblem Metall-Isolierstoff sind dort Partikel äußerst störend. Diese Gebiete werden durch die genannten Erfindungen insbesondere bei stehenden Hochspannungsan ordnungen nicht ausreichend geschützt.Arrangements to protect against contamination of the insulation gases are known (e.g. US 3515939, DD 2 47 107). Inside surfaces of a horizontal metal encapsulation that is on earth potential external electrode of the compressed gas insulation, are openings or conductive internals with openings seen behind which extremely weak fields are formed are. The particles get under the influence of heavy force, possibly supported by charges, in these spaces, they are deposited there and are therefore inactive fourth. Areas of high electrical risk Voltage arrangements are clamping points from standoffs tern in the metal encapsulation. Spacers are insulating fabric components, the internals - internal electrodes - against the Support the outer electrodes. Among those at the clamping points given field conditions in connection with the limit Layer problem Metal-insulating material there are particles extremely annoying. These areas are identified by the Inventions especially when standing at high voltage regulations not adequately protected.

Um Partikel an der Einspannstelle von Abstandhaltern in der Metallkapselung senkrecht stehender Hochspannungsan ordnungen unschädlich zu machen, ist in DD 2 47 110 an der Innenfläche eines Flansches der Metallkapselung, an dem ein nach oben konvexer Abstandshalter befestigt ist, eine Ringnut vorgesehen, in der eine einen geschlossenen Ring bildende Metallwendel eingelagert ist. Partikel, die in das Innere der Metallwendel sinken, werden damit elektrisch unwirksam. Sie können sich aber auch auf der Metallwendel außen anlagern und dort durch ihren feldverzerrenden und damit feldstärkeerhöhenden Einfluß eine Entladung einleiten
Eine Ringnut in der Nähe des Abstandshalters ist auch aus DE 37 03 695 bekannt. In sie eingedrungene Partikel stören zwar nicht mehr, doch es sind keine Mittel vorhanden, die einen Einlauf in die Ringnut sicherstellen. Im Gegenteil, der Eintritt in die Ringnut wird noch durch einen engen Eingangsspalt behindert.In order to render particles at the clamping point of spacers in the metal encapsulation of vertical high-voltage arrangements harmless, an annular groove is provided in DD 2 47 110 on the inner surface of a flange of the metal encapsulation to which an upwardly convex spacer is attached, in which one closed ring forming metal spiral is embedded. Particles that sink into the interior of the metal coil thus become electrically ineffective. However, they can also accumulate on the outside of the metal coil and initiate a discharge there due to their field-distorting and thus field-strengthening influence
An annular groove near the spacer is also known from DE 37 03 695. Particles that have penetrated them no longer interfere, but there are no means available to ensure that they enter the annular groove. On the contrary, entry into the ring groove is still hindered by a narrow entry gap.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an der Einspann stelle des Abstandshalters in der Metallkapselung senkrecht stehender Hochspannungsschaltgeräte eine Anordnung vorzu sehen, die einen sicheren Einlauf von Partikeln in extrem feldschwache Räume ermöglicht, um sie dort zu separieren.The invention has for its object on the clamping place the spacer in the metal casing vertically standing high-voltage switchgear an arrangement see that a safe entry of particles in extreme field-weak spaces allows to separate them there.

Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe mit den im kennzeich nenden Teil des ersten Patentanspruches aufgezeigten Mitteln gelöst. According to the invention, this task was characterized in the nenden part of the first claim indicated means solved.

Hilfselektrode und Abstandshalter schaffen einen feld schwachen Raum, dessen seitliche Begrenzungen vertikale Komponenten aufweisen. Partikel, die unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten sinken, gleiten in dem feldschwachen Raum auf dem Abstandshalter in die Ringnut hinein und werden dort festgehalten. Partikel, die an der Innenfläche der Außenelektrode nach unten sinken, gelangen durch die Spalt öffnung zwischen Hilfselektrode und Außenelektrode eben falls in einen extrem feldschwachen Raum. Sie verbleiben dort, wichtig insbesondere beim Aufrichten eines liegend transpor tierten Schalters.Auxiliary electrode and spacers create a field weak space, the lateral boundaries of which are vertical Components have. Particles under the effect of Gravity sink down, slide in the weak field Space on the spacer and into the ring groove held there. Particles on the inner surface of the Sink the outer electrode downward, pass through the gap Flat opening between auxiliary electrode and outer electrode if in an extremely weak field. You stay there important especially when straightening a lying transpor switch.

Die erfindungsgemäße Hilfselektrode verringert die Schlagwei te zur Innenelektrode und führt entgegen den üblichen fach gerechten Dimensionierungsbemühungen zu örtlichen Feldstärke erhöhungen an der Außenelektrode. Dadurch gelingt es jedoch, den feldschwachen Raum in Gebiete auszudehnen, in denen auf den Abstandshalter auftreffende Partikel in die Ringnut ab gleiten, so daß die positiven Wirkungen überwiegen. The auxiliary electrode according to the invention reduces the impact te to the inner electrode and leads against the usual subject fair dimensioning efforts for local field strength increases on the outer electrode. However, this enables to expand the weak field into areas in which particles hitting the spacer into the ring groove slide so that the positive effects outweigh.

Um eine möglichst gleichmäßige Oberflächenfeldstärke auf der Hilfselektrode zu erzielen, ist es günstig, ihre Krummung kreisförmig zu wählen. Eine Metallwendel im Inneren einer sol chen Hilfselektrode verringert die Feldstärke vor der Kante der Hilfselektrode in der Spaltöffnung. Steigt die nach oben weisende Oberfläche des Abstandshalters im Bereich der Ringnut wieder an, sammeln sich die Partikel in einer muldenförmigen Vertiefung.To ensure that the surface field strength on the To achieve auxiliary electrode, it is beneficial to their curvature to choose circular. A metal spiral inside a sol Chen auxiliary electrode reduces the field strength in front of the edge the auxiliary electrode in the gap opening. The rises to the top facing surface of the spacer in the area of the ring groove again, the particles collect in a trough-shaped Deepening.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention shown.

Im Ausschnitt einer Hochspannungsschaltanlage wird ein Abstands halter 1 und eine Außenelektrode 2 mit Flansch 3 und Ringnut 4 gezeigt. Von einer Kante 5 der Ringnut 4 erstreckt sich in Rich tung Abstandshalter 1 eine Hilfselektrode 6. In einem Kreisbogen nähert sich die Hilfselektrode 6 wieder der Außenelektrode 2, läßt aber eine Spaltöffnung 7 frei. Die Anordnung der Hilfselek trode 6 läßt sowohl zwischen ihr und dem Abstandshalter 1 einen feldschwachen Raum 8 entstehen, als auch zwischen ihr und der Außenelektrode 2 einen feldschwachen Raum 9. Partikel, die nach unten fallen, gelangen entweder in den feldschwachen Raum 8 und von dort weiter in die Ringnut 4 oder sie passieren die Spalt öffnung 7 und werden in dem feldschwachen Raum 9, d. h., im In neren der Hilfselektrode 6 eingefangen. Die so separierten Par tikel werden sowohl bei Montagearbeiten als auch bei Gasverwir belungen während Schalthandlungen in diesen Räumen festgehal ten. Bei der Dimensionierung der Isolieranordnung brauchen sol che Partikel nicht mehr als Störfaktor berücksichtigt werden.In the section of a high-voltage switchgear, a spacer 1 and an outer electrode 2 with flange 3 and annular groove 4 is shown. An auxiliary electrode 6 extends from an edge 5 of the annular groove 4 in the spacer 1 . The auxiliary electrode 6 again approaches the outer electrode 2 in a circular arc, but leaves a gap opening 7 free. The arrangement of the auxiliary electrode 6 allows both a field-weak space 8 to arise between it and the spacer 1 , and also a field-weak space 9 between it and the outer electrode 2 . Particles that fall down either get into the field-weak space 8 and from there further into the annular groove 4 or they pass through the gap opening 7 and are captured in the field-weak space 9 , ie, in the interior of the auxiliary electrode 6 . The particles separated in this way are retained both in assembly work and in gas swirling during switching operations in these rooms. When dimensioning the insulation arrangement, such particles no longer need to be considered as a disruptive factor.

Claims

1. Compressed gas-insulated, metal-enclosed, vertically arranged high-voltage switching device with

- at least one inner electrode,
an inner electrode in the form of a metal encapsulation around an outer electrode which is at ground potential,
an upwardly convex spacer supporting the inner electrode,
- An annular groove open to the inner electrode in a flange of the outer electrode on which the spacer is clamped and
- An insulating gas filling, especially sulfur hexafluoride, characterized in that
- Starting from the edge ( 5 ) of the annular groove ( 4 ), a thin-walled curved auxiliary electrode ( 6 ) rises over the inner surface of the outer electrode ( 2 ),
- The curvature of the auxiliary electrode ( 6 ) leads back to the outer electrode ( 2 ) and
- Between the free end of the auxiliary electrode ( 6 ) and the outer electrode ( 2 ) a gap opening ( 7 ) remains free.

2. High-voltage switching device according to claim 1, characterized in that the curvature of the auxiliary electrode ( 6 ) starting from the edge ( 5 ) of the annular groove ( 4 ) describes an arc.

3. High-voltage switching device according to claim 2, characterized in that in the interior of the auxiliary electrode ( 6 ) a metal coil is inserted.

4. High-voltage switching device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the upward, in the direction of the outer electrode ( 2 ) falling surface of the spacer ( 1 ) rises again in the region of the annular groove ( 4 ).