EP0236257B1 - Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsanlage mit einem Überspannungsableiter - Google Patents
Metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsanlage mit einem Überspannungsableiter Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to a metal-encapsulated, gas-insulated high-voltage system with a surge arrester, which is also housed in a gas-filled, separate encapsulation connected to the encapsulation of the high-voltage system by means of a gas-tight bushing and has means which, after its response, the arc from its housing into the Blow out the encapsulation.
- the separate encapsulation is either filled with air or with a gas that is favorable for the operation of the surge arrester, but it can also be filled with the same gas that is provided for the insulation of the entire system, in particular SF " .
- the surge arrester has the usual structure and consists of spark gaps and voltage-dependent resistors or metal oxide resistors without spark gaps, and is also provided with means which, when overloaded, allow the arc to emerge from its housing so that the arc is then encapsulated between the surge arrester and the encapsulation wall Normally, the current load is relatively small when the surge arrester triggers overvoltages stress arresters with high dynamic forces and can damage or destroy the surge arrester and possibly lead to it.
- the invention has for its object to design the branch of the high-voltage system with the surge arrester so that the dynamic stress is controlled in the event of an arcing fault with high short-circuit currents in the surge arrester and the branch.
- a metal-encapsulated, gas-insulated high-voltage system with a surge arrester of the type described at the outset is designed in accordance with the invention in such a way that two electrode-shaped supporting bodies with facing, rounded surfaces are provided between the bushing and the surge arrester, between which a flexible current band is arranged, the cross section of which is dimensioned such that the current band melts at currents with the current intensity which is necessary for blowing out the arc from the arrester housing.
- this support body adjacent to the bushing is designed to be fire-resistant, ie. H. either equipped with sufficiently thick walls or made of a fire-resistant material. It will also be advantageous to choose a larger surface area for the support body adjacent to the bushing than that of the support body located on the surge arrester. This gives enough possibility for the migration of the arc base on this support body.
- the flexible current band can be attached to the support bodies in a suitable manner, for. B. by screwing.
- a suitable manner for. B. by screwing.
- the flexible current band melts and then the spiral spring is compressed by the current forces and jumps out of its holder, so that the connection between the support bodies is interrupted.
- the pipe conductor 1 of a metal-encapsulated, with SF ⁇ compressed gas-insulated high-voltage line between the power plant generator and transformer is kept at a distance from the encapsulation 3 by insulators.
- a branch 4 is provided, which leads to a pressure-tight and gas-tight bushing 5, which leads to a separate encapsulation 6, in which a surge arrester 7 is located.
- the surge arrester 7 has a housing 9 made of insulating material, for. B. porcelain or plastic, in which there are spark gaps and voltage-dependent resistors or only voltage-dependent resistors.
- special means 11 are provided on the upper and lower flange 10 of the surge arrester 7, which allow the arcing to be blown out after the surge arrester 7 is overloaded, so that the latter then burns in the encapsulation 6, its being above rer footpoint on the wall of the encapsulation 6 passes.
- connection between the bushing 5 and the surge arrester 7 there are two electrode-shaped support bodies 12, 13 which are connected to one another by a flexible current band 14.
- the supporting bodies 12 and 13 have rounded surfaces 15 facing one another so that they do not adversely affect the electric field.
- the diameter of the support body 12 adjacent to the bushing 5 is larger than that of the other, and accordingly the surface 15 is also larger.
- the flexible current band 14 consists of bands or strands made of copper and is screwed onto the surfaces 15 of the support bodies 12, 13.
- the cross section of the flexible current band 14 is dimensioned such that the current band 14 melts at currents with the same current strength as is necessary for blowing out the arc.
- the lower base point of the arc remains on the support body 12 adjacent to the bushing 5. Its large surface 15 provides sufficient space for the base point of the arcing arc to migrate. So that the support body 12 is not damaged too much when the arcing fault arises within the encapsulation 6, it is also designed to be fire-resistant.
- FIG. 2 shows a somewhat modified design of the connection between the two support bodies 12 and 13. These are each provided on their surfaces 15 with a recess 16 into which a spiral spring 17 made of steel is inserted.
- This spiral spring 17 carries the flexible current band 14. The longitudinal axis of this spiral spring runs perpendicular to the surfaces 15 of the two supporting bodies 12 and 13.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine metallgekapseite, 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-A 22 47 996 = US-A 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 SF". 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 beanspruchen 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 metallgekapseite, 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 der Stromstärke durchschmilzt, die zum 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 SF~ 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 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. Die Längsachse dieser Spiralfeder verläuft senkrecht zu den Oberflächen 15 der beiden Tragkörper 12 und 13.
- 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.
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