EP0236257A1 - Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsanlage mit einem Überspannungsableiter - Google Patents

Abstract

Bei einer metallgekapselten, gasisolierte Hochspannungsanlage mit einem Überspannungsableiter (7), der in einer gesonderten Kapselung (6) angeordnet und über eine gasdichte Durchführung (5) mit dem Leiter (1) der Hochspannungsanlage verbunden ist, können Störlichtbogen infolge Überlastung zu einer starken Beanspruchung des Überspannungsableiters mit dynamischen Kräften führen. Um dies zu vermeiden sind in der Verbindung zwischen der Durchführung (5) und dem Überspannungsableiter (7) zwei elektrodenförmige Tragkörper (12, 13) vorgesehen, zwischen denen ein flexibles Stromband (14) angeordnet ist. Der Querschnitt des Strombands (14) ist so bemessen, daß dieses bei Strömen mit einer Stromstärke durchschmilzt, die gleich oder größer ist, als sie zum Druckentlasten des Überspannungsableiters (7) nach dem Ausblasen des Lichtbogens aus dem Ableitergehäuse notwendig ist. Dadurch werden der Überspannungsableiter (7) und die Durchführung (5) mechanisch entkoppelt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine metallgekapselte, gas­isolierte Hochspannungsanlage mit einem Überspannungsab­leiter, der ebenfalls in einer gasgefüllten, mit der Kapse­lung der Hochspannungsanlage mittels einer gasdichten Durch­führung verbundenen, gesonderten Kapselung untergebracht ist und Mittel aufweist, die nach seinem Ansprechen den Licht­bogen aus seinem Gehäuse in die Kapselung ausblasen.
• Eine derartige metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsan­lage, die eine Hochspannungsschaltanlage oder eine Hochspan­nungsleitung sein kann, ist aus der DE-AS 22 47 996 = US-PS 3 875 466 bekannt. Bei der bekannten Hochspannungsanlage ist die gesonderte Kapselung entweder mit Luft oder mit einem für den Betrieb des Überspannungsableiters günstigen Gas gefüllt, sie kann aber auch mit dem gleichen Gas gefüllt sein, das für die Isolierung der gesamten Anlage vorgesehen ist, insbe­sondere SF₆. Der Überspannungsableiter besitzt den üblichen Aufbau und besteht aus Funkenstrecken und spannungsabhängi­gen Widerständen bzw. Metaloxidwiderständen ohne Funken­strecken. Er ist außerdem mit Mitteln versehen, die bei sei­ner Überlastung den Lichtbogen aus seinem Gehäuse austreten lassen, so daß der Lichtbogen dann in der Kapselung zwischen dem Überspannungsableiter und der Kapselungswand brennt. Normalerweise ist die Strombelastung bei einem durch Über­spannungen ausgelösten Ansprechen des Überspannungsableiters verhältnismäßig klein. Kommt es jedoch zu einem Störlichtbo­gen infolge Überlastung des Überspannungsableiters, so können sehr große Stromstärken auftreten, die den Abzweig mit dem Überspannungsableiter mit hohen dynamischen Kräften bean­ spruchen und eine Beschädigung bzw. Zerstörung des Über­spannungsableiters und eventuell der Durchführung zur Folge haben können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abzweig der Hochspannungsanlage mit dem Überspannungsableiter so auszu­bilden, daß die dynamische Beanspruchung bei Auftreten eines Störlichtbogens mit hohen Kurzschlußströmen im Überspannungs­ableiter und dem Abzweig beherrscht wird.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine metallgekapselte, gasiso­lierte Hochspannungsanlage mit einem Überspannungsableiter der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung so ausge­bildet, daß zwischen der Durchführung und dem Überspannungs­ableiter zwei elektrodenförmige Tragkörper mit einander zugewandten, abgerundeten Oberflächen vorgesehen sind, zwischen denen ein flexibles Stromband angeordnet ist, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß das Stromband bei Strömen mit einer Stromstärke durchschmilzt, die gleich oder größer ist, als sie zum Druckentlasten des Überspannungsab­leiters nach dem Ausblasen des Lichtbogens aus dem Ableiter­gehäuse notwendig ist.
• Durch die Verwendung eines bei bestimmten Stromwerten durch­schmelzenden Strombandes wird praktisch eine Sollbruchstelle in der Verbindung zwischen der Durchführung und dem Über­spannungsableiter geschaffen, die im Störungsfall eine mechanische Entkopplung bewirkt. Dadurch werden die bei hohen Kurzschlußströmen auftetenden dynamischen Kräfte von dem Überspannungsableiter bzw. der Durchführung ferngehal­ten. Außerdem verlagert sich der eine Fußpunkt des in der Kapselung brennenden, zuvor aus dem Überspannungsableiter ausgeblasenen Lichtbogens auf den mit der Durchführung verbundenen Tragkörper, der damit wie eine Abbrennelektrode wirkt.
• Es ist deshalb zweckmäßig, diesen der Durchführung benachbar­ten Tragkörper abbrennfest auszubilden, d. h. entweder mit genügend dicken Wandstärken auszurüsten oder aus einem ab­brennfesten Material herzustellen. Mit Vorteil wird man auch die Oberfläche des der Durchführung benachbarten Tragkörpers größer wählen, als die des am Überspannungsableiter liegenden Tragkörpers. Dadurch ist genügend Möglichkeit für die Wande­rung des Lichtbogenfußpunktes auf diesem Tragkörper gegeben.
• Das flexible Stromband kann in geeigneter Weise an den Trag­körpern befestigt werden, z. B. durch Verschrauben. Um eine feste Verbindung zum Tragkörper zu vermeiden, empfiehlt es sich, das flexible Stromband auf einer Spiralfeder anzuord­nen und diese zwischen die Oberflächen der Tragkörper einzu­setzen. In diesem Fall schmilzt zunächst das flexible Strom­band und dann wird die Spiralfeder durch die Stromkräfte zu­sammengedrückt und springt aus ihrer Halterung heraus, so daß die Verbindung zwischen den Tragkörpern unterbrochen wird.
• Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Figu­ren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläut­ert.
• Figur 1 zeigt, schematisch dargestellt, einen Teil einer metallgekapselten Hochspannungsrohrleitung mit einem Über­spannungsableiter, der in einer gesonderten Kapselung unter­gebracht ist.
• In Figur 2 ist eine etwas abgewandelte Ausführung der Verbin­dung zwischen dem Überspannungsableiter und der Hochspan­nungsleitung im Detail dargestellt.
• Der Rohrleiter 1 einer metallgekapselten, mit SF₆ druckgas­isolierten Hochspannungsleitung zwischen Kraftwerksgenerator und Transformator wird durch Isolatoren 2 in Abstand zur Kapselung 3 gehalten. Im Verlauf des Rohrleiters 1 ist ein Abzweig 4 vorgesehen, der zu einer druckfest und gasdicht ausgebildeten Durchführung 5 führt, die zu einer gesonderten Kapselung 6 überleitet, in der sich ein Überspannungsablei­ter 7 befindet. Der Überspannungsableiter 7 weist ein Gehäu­se 9 aus Isolierstoff, z. B. Porzellan oder Kunststoff, auf, in dem sich Funkenstrecken und spannungsabhängige Widerstän­de bzw. nur spannungsabhängige Widerstände befinden. Außerdem sind am oberen und unteren Flansch 10 des Überspannungsablei­ters 7 besondere Mittel 11 vorgesehen, die ein Ausblasen des Störlichtbogens nach der Überlastung des Überspannungsablei­ters 7 ermöglichen, so daß dieser dann in der Kapselung 6 brennt, wobei sein oberer Fußpunkt auf die Wand der Kapselung 6 übertritt.
• In der Verbindung zwischen der Durchführung 5 und dem Über­spannungsableiter 7 liegen zwei elektrodenförmige Trag­körper 12, 13, die untereinander durch ein flexibles Strom­band 14 verbunden sind. Die Tragkörper 12 und 13 haben ein­ander zugewandte, abgerundete Oberflächen 15, damit sie das elektrische Feld nicht nachteilig beeinflussen. Der Durchmes­ser des der Durchführung 5 benachbarten Tragkörpers 12 ist größer als der des anderen, entsprechend ist auch die Ober­fläche 15 größer.
• Das flexible Stromband 14 besteht aus Bändern oder Litze aus Kupfer und ist an die Oberflächen 15 der Tragkörper 12, 13 angeschraubt. Der Querschnitt des flexiblen Strombandes 14 ist so bemessen, daß das Stromband 14 bei Strömen mit gleicher oder größerer Stromstärke durchschmilzt, als sie zum Ausblasen des Lichtbogens notwendig ist. Dadurch wird nach Eintritt des Kurzschlusses im Überspannungsableiter 7 die Verbindung zwischen der Durchführung 5 und dem Überspan­nungsableiter 7 unterbrochen, so daß eine mechanische Ent­kopplung entsteht. Die mit derartigen Kurzschlußströmen ver­bundenen hohen dynamischen Kräfte werden somit von dem Über­ spannungsableiter 7 ferngehalten bzw. werden Rückwirkungen des Überspannungsableiters 7 auf die Durchführung 5 vermie­den.
• Nach dem Durchschmelzen des flexiblen Strombandes 14 bleibt der untere Fußpunkt des Lichtbogens auf dem der Durchführung 5 benachbarten Tragkörper 12. Seine große Oberfläche 15 stellt genügend Raum für die Wanderung des Fußpunktes des Störlichtbogens zur Verfügung. Damit der Tragkörper 12 beim Brennen des Störlichtbogens innerhalb der Kapselung 6 nicht zu stark beschädigt wird, ist dieser auch abbrennfest ausge­bildet.
• Die Figur 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eine etwas abgewandelte Gestaltung der Verbindung zwischen den beiden Tragkörpern 12 und 13. Diese sind an ihren Oberflächen 15 jeweils mit einer Aussparung 16 versehen, in die eine Spiral­feder 17 aus Stahl eingelegt ist. Diese Spiralfeder 17 trägt das flexible Stromband 14.
• Es besteht somit keine feste direkte Verbindung zwischen dem Stromband 14 und den Tragkörpern 12 und 13. Bei Beanspru­chung der Anordnung mit hohen Kurzschlußströmen nach dem An­sprechen des Überspannungsableiter 7 schmilzt zunächst das aus Kupfer bestehende Stromband 14 durch, da wegen der unter­schiedlichen Leitfähigkeiten der überwiegende Teil des Stro­mes über das Stromband 14 verläuft. Die Spiralfeder 17 wird gleichzeitig durch die Stromkräfte zusammengepreßt und springt aus den Aussparungen 16 heraus, so daß die Verbin­dung zwischen den Tragkörpern 12 und 13 unterbrochen und die mechanische Entkopplung hergestellt ist.

Claims (4)

1. Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsanlage mit einem Überspannungsableiter (7), der ebenfalls in einer gasgefüllten, mit der Kapselung (3) der Hochspannungsanlage mittels einer gasdichten Durchführung (5) verbundenen, geson­derten Kapselung (6) untergebracht ist und Mittel (11) auf­weist, die nach seinen Ansprechen den Lichtbogen aus seinem Gehäuse in die Kapselung (6) ausblasen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Durchfüh­rung (5) und dem Überspannungsableiter (7) zwei elektroden­förmige Tragkörper (12, 13) mit einander zugewandten, abge­rundeten Oberflächen (15) vorgesehen sind, zwischen denen ein flexibles Stromband (14) angeordnet ist, dessen Quer­schnitt so bemessen ist, daß das Stromband (14) bei Strömen mit einer Stromstärke durchschmilzt, die gleich oder größer ist, als sie zum Druckentlasten des Überspannungsableiters (7) nach dem Ausblasen des Lichtbogens aus dem Ableiterge­häuse (9) notwendig ist.

2. Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß das flexible Stromband (14) von einer zwischen den Oberflächen (15) der Tragkörper (12, 13) eingesetzten Spiralfeder (17) gehalten ist.

3. Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Oberfläche (15) des der Durch­führung (5) benachbarten Tragkörpers (12) größer ist als die des am Überspannungsableiter (7) liegenden Tragkörpers (13).

4. Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsanlage nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß der der Durchführung (5) benachbarte Tragkörper (13) abbrennfest ausgebildet ist.

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