EP3417467A1 - Anordnung zum überspannungsschutz einer mit einer isolierflüssigkeit isolierten elektrischen anlage - Google Patents

Anordnung zum überspannungsschutz einer mit einer isolierflüssigkeit isolierten elektrischen anlage

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EP3417467A1
EP3417467A1 EP17716480.3A EP17716480A EP3417467A1 EP 3417467 A1 EP3417467 A1 EP 3417467A1 EP 17716480 A EP17716480 A EP 17716480A EP 3417467 A1 EP3417467 A1 EP 3417467A1
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EP
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housing
contact
passage
drive
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Markus Sulitze
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/40—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using friction, toothed, or screw-and-nut gearing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors; Arresters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

Definitions

  • the invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.
  • Overvoltage arresters are used to dissipate undue voltages, for example due to a lightning strike, in an overhead line to earth and thus protect other devices such as transformers.
  • surge contain Metalloxidieri which are hardly electrically conductive below a bauartbe ⁇ -related threshold voltage, but above half of the threshold voltage have a good electrical Leitfä ⁇ ability.
  • Such surge arresters are from the brochure "High-voltage surge arresters - Product GUI de”., Siemens AG 2012, Order No. E50001-G630-A249-X-4A00, be ⁇ known.
  • Impregnated Paper The capacitor winding consists of a special paper impregnated under vacuum with epoxy resin.
  • a Abieiter is flanged at the site of the transformer to the implementation, possibly using adapter rings or adapter housings.
  • Abieiters is opened via a manhole to produce a elekt ⁇ driven conductive contact between the bushing and Abieiter. Subsequently, the housing of the Abieiters is filled with a protective gas such as sulfur hexafluoride.
  • the invention has the object of providing an arrangement for overvoltage protection of an insulating liquid iso- Herten electrical system that is comparatively easy to put into operation and maintain.
  • the invention solves this problem by an arrangement according to claim 1.
  • the contact device comprises a threaded rod which is adapted to receive a rotary motion from outside the housing and to move one hand to the resistor column ver ⁇ -bound contact, the contact to a counter contact in the implementation toward or away is movable.
  • a threaded rod is a simple mechanical Kon ⁇ constructive tion to translate a rotational movement into a longitudinal movement along the axis of the rod; Therefore, it has long been tried and used cost-effectively.
  • the electrical system insulated with insulating liquid has a high-voltage transformer. This is advantageous because high-voltage transformers must be regularly protected against excessive overvoltages.
  • the insulating liquid is an oil.
  • the protective gas contains sulfur hexafluoride.
  • the arrangement according to the invention comprises the implementation of a first part, which is designed such that it stood in the assembled To ⁇ projects into a housing of the electrical system and surrounded by the insulating liquid.
  • the arrangement according to the invention comprises the implementation of a second part which is adapted is that in which it protrudes, the opponent ⁇ pedestal surrounding housing and in the assembled state is surrounded by the protective gas.
  • a maintenance flap is provided for access to a contact region between the resistance column and the leadthrough.
  • the maintenance flap is often referred to in Abieitern as a manhole, as a technician after opening the flap access to the components located inside the housing receives.
  • the contact device can be driven by a drive arranged on the housing.
  • Surge arrester can be achieved without opening the protection ⁇ gas-insulated housing area.
  • the drive is a manual drive. This is an advantage because a manual drive, for example with a hand crank, is inexpensive and easy to manufacture.
  • the drive is an electric drive.
  • an electric drive with ⁇ means of an electric motor is automatic ⁇ sierbar for example by a control device on the spot or by remote control by a control center.
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement according to the invention.
  • a erfindungsge ⁇ MAESSEN arrangement 1 for overvoltage protection of an insulated with an insulating liquid 5 electrical system 2.
  • the system is a high-voltage transformer with Olisolierter housing 20 which is filled with an oil.
  • a resistance column 3 with resistance elements 19 is provided, which is arranged in a housing 4 filled with an electrically insulating protective gas 6, such as, for example, sulfur hexafluoride (SF6).
  • a passage 7 for the connection of the electrical installation 2 with the resistance column 3 has a first part 17 which is extends in the mounted condition in the housing 20 of the electrical installation 2, and is surrounded by the Isolierthe ⁇ ness.
  • a first flange 15 connects the housing 20 and the passage 7.
  • Passage 7 projects into the housing 4 surrounding the resistance column 3 and is surrounded by the protective gas 6.
  • a second flange 14 connects the housing 4 and the passage 7.
  • the resistance elements are metal oxide semiconductors, which are hardly electrically conductive below a design-related voltage, but are highly conductive above this voltage.
  • a drive for the contact device 8,9,10,11 comes a hand ⁇ drive 12 with a hand crank used. This makes it possible to produce or disconnect an electrically conductive connection between the resistance column 3 and the bushing 7, without the inert gas being sucked off and then having to be manually closed or disconnected via a service flap 13 by a technician.
  • the contact device has a threaded rod 9 which is fixedly connected to a contact 8.
  • the contact 8 is formed as a bolt which is slidable in a guide 21. If the bolt 8 is inserted into a mating contact 16 on the side of the bushing 7, an electrically conductive connection is produced. When the bolt 8 completely retracted to the side of the guide 21, a separation section 22 is formed, which made possible by the shielding gas ei ⁇ ne safe separation.
  • the threaded rod 9 is held in a gear 10, in which a second rod 11 is provided such that a rotational movement of the second rod 11 via the gear 10 on the threaded rod is exceeded ⁇ gene, so that the threaded rod along an axis pa ⁇ rallel is moved to the resistance column.
  • the second rod 11 for this purpose a profile or a thread which is complementary to the thread of the threaded rod ⁇ .
  • the illustrated closed state could be a corresponding rotational movement of the second Rod, which is driven by the drive 12, screw back the threaded rod and the bolt 8 in the direction of the drive and thus produce the separation distance 22.

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung (1) zum Überspannungsschutz einer mit einer Isolierflüssigkeit (5) isolierten elektrischen Anlage (2), aufweisend eine Widerstandssäule (3) mit Widerstandselementen (19), die in einem zur Befüllung mit einem elektrisch isolierenden Schutzgas (6) ausgebildeten Gehäuse (4) angeordnet ist, und eine Durchführung (7) für das Verbinden der elektrischen Anlage (2) mit der Widerstandssäule (3), dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) eine mechanisch von außerhalb des Gehäuses antreibbare Kontaktvorrichtung (8,9,10,11) für das Schließen und/oder Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen der Widerstandssäule (8) und der Durchführung (7) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Anordnung zum Überspannungsschutz einer mit einer Isolierflüssigkeit isolierten elektrischen Anlage
Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Überspannungsabieiter dienen dazu, unzulässige Spannungen z.B. infolge eines Blitzeinschlags in eine Freileitung auf Erde abzuleiten und auf diese Weise andere Geräte wie etwa Transformatoren zu schützen. Hierfür enthalten Überspannungsabieiter Metalloxidelemente, die unterhalb einer bauartbe¬ dingten Schwellenspannung kaum elektrisch leitend sind, ober- halb der Schwellenspannung aber eine gute elektrische Leitfä¬ higkeit aufweisen. Solche Überspannungsabieiter sind aus der Produktbroschüre „High-voltage surge arresters - Product gui- de", Siemens AG 2012, Order Nr. E50001-G630-A249-X-4A00, be¬ kannt .
Aus der Produktbroschüre „EKTG 72,5 - 800 kV RIP Transforma¬ tor-Gas-Durchführung" der HSP Hochspannungsgeräte GmbH, Nr. 03/12-500 TH 102-110888 aus 2012, ist eine Hochspannungs¬ durchführung bekannt. Die Hochspannungsdurchführung hat einen Isolierkörper aus harzimprägniertem Papier (RIP = Resin
Impregnated Paper) . Der Kondensatorwickel besteht aus einem unter Vakuum mit Epoxidharz imprägnierten Spezialpapier .
Bisher wird am Aufstellungsort des Transformators an die Durchführung ein Abieiter angeflanscht, ggf. unter Verwendung von Adapterringen oder Adaptergehäusen. Das Gehäuse des
Abieiters wird über ein Mannloch geöffnet, um einen elekt¬ risch leitfähigen Kontakt zwischen Durchführung und Abieiter herzustellen. Anschließend wird das Gehäuse des Abieiters mit einem Schutzgas wie etwas Schwefelhexafluorid gefüllt.
An die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung zum Überspannungsschutz einer mit einer Isolierflüssigkeit iso- Herten elektrischen Anlage anzugeben, die vergleichsweise einfach in Betrieb zu setzen und zu warten ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1.
Es ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass mittels der mechanisch von außerhalb des Gehäuses antreibbaren Kontaktvorrichtung ein komplett vormontierter Transport vom Herstellungsort zum Montageort ermöglicht wird. Ggf. kann sogar schon eine Befüllung mit einem Schutzgas vor dem Transport erfolgen, so dass vor Ort beim Anbau an einer elektrischen Hochspannungsanlage keinerlei Gasarbeiten mehr von Nöten sind. Ein Öffnen einer Wartungsklappe zum Inbe- triebsetzen der Anordnung oder zum Trennen von Widerstandssäule und Durchführung für Wartungsarbeiten entfallen. Hierdurch kann die Montage schneller und einfacher erfolgen, was Kosten einspart. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist die Kontaktvorrichtung eine Gewindestange auf, die ausgebildet ist, eine Drehbewegung von außerhalb des Gehäuses aufzunehmen und einen mit der Widerstandssäule ver¬ bundenen Kontakt zu verschieben, wobei der Kontakt zu einem Gegenkontakt an der Durchführung hin oder davon weg bewegbar ist. Eine Gewindestange ist eine einfache mechanische Kon¬ struktion, um eine Drehbewegung in eine Längsbewegung entlang der Achse der Stange zu übersetzen; daher ist sie lange erprobt und kostengünstig einzusetzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist die mit Isolierflüssigkeit isolierte elektrische Anlage einen Hochspannungstransformator auf. Dies ist vorteilhaft, weil Hochspannungstransformatoren regelmäßig vor unzulässigen Überspannungen geschützt werden müssen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Isolierflüssigkeit ein Öl. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung enthält das Schutzgas Schwefelhexafluorid . In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist die Durchführung einen ersten Teil auf, der derart ausgebildet ist, dass er im montierten Zu¬ stand in ein Gehäuse der elektrischen Anlage hineinragt und von der Isolierflüssigkeit umgeben ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist die Durchführung einen zweiten Teil auf, der derart ausgebildet ist, dass er in das die Wider¬ standssäule umgebende Gehäuse hineinragt und im montierten Zustand von dem Schutzgas umgeben ist. Dies ist ein Vorteil, weil die Anordnung durch die teilweise Integration der Durchführung in den Ableiterteil besonders platzsparend und leicht gebaut werden kann, was Kosten in Herstellung und Transport einspart .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Wartungsklappe für einen Zugang zu einem Kontaktbereich zwischen Widerstandssäule und Durchführung vorgesehen. Die Wartungsklappe wird bei Abieitern häufig auch als Mannloch bezeichnet, da ein Techniker nach Öffnen der Klappe Zugang zu den im Inneren des Gehäuses liegenden Bauteilen erhält.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Anordnung ist die Kontaktvorrichtung von einem am Gehäuse angeordneten Antrieb antreibbar. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise ein Zuschalten oder Abschalten des
Überspannungsabieiters erreicht werden kann, ohne den schutz¬ gasisolierten Gehäusebereich zu öffnen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Antrieb ein manueller Antrieb. Dies ist ein Vorteil, weil ein manueller Antrieb, beispielsweise mit einer Handkurbel, kostengünstig und einfach herzustellen ist .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Anordnung ist der Antrieb ein elektrischer Antrieb. Dies ist ein Vorteil, weil ein elektrischer Antrieb z.B. mit¬ tels eines Elektromotors durch eine Steuereinrichtung vor Ort oder mittels Fernsteuerung durch eine Leitstelle automati¬ sierbar ist.
Zur besseren Erläuterung der Erfindung zeigt in schematischer Darstellung die
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen An- Ordnung.
Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Anordnung 1 zum Überspannungsschutz einer mit einer Isolierflüssigkeit 5 isolierten elektrischen Anlage 2. Die Anlage ist ein Olisolierter Hochspannungstransformator mit Gehäuse 20, das mit einem Öl 5 befüllt ist. Es ist eine Wi¬ derstandssäule 3 mit Widerstandselementen 19 vorgesehen, die in einem mit einem elektrisch isolierenden Schutzgas 6 wie z.B. Schwefelhexafluorid (SF6) gefüllten Gehäuse 4 angeordnet ist. Eine Durchführung 7 für das Verbinden der elektrischen Anlage 2 mit der Widerstandssäule 3 weist einen ersten Teil 17 auf, der im montierten Zustand in das Gehäuse 20 der elektrischen Anlage 2 hineinragt und von der Isolierflüssig¬ keit 5 umgeben ist. Ein erster Flansch 15 verbindet das Ge- häuse 20 und die Durchführung 7. Ein zweiter Teil 18 der
Durchführung 7 ragt in das die Widerstandssäule 3 umgebende Gehäuse 4 hinein und ist von dem Schutzgas 6 umgeben. Ein zweiter Flansch 14 verbindet das Gehäuse 4 und die Durchführung 7.
Im Gehäuse 4 ist eine mechanisch von außerhalb des Gehäuses antreibbare Kontaktvorrichtung 8,9,10,11 für das Schließen und/oder Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen der Widerstandssäule 8 und der Durchführung 7 vorgesehen. Die Widerstandselemente sind Metalloxidhalbleiter, die unterhalb einer bauartbedingten Spannung kaum elektrisch leitend sind, oberhalb dieser Spannung jedoch sehr gut leitfähig sind. Als Antrieb für die Kontaktvorrichtung 8,9,10,11 kommt ein Hand¬ antrieb 12 mit einer Handkurbel zum Einsatz. Hierdurch ist es möglich, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Widerstandssäule 3 und der Durchführung 7 herzustellen oder zu trennen, ohne dass das Schutzgas abgesaugt und anschließend über eine Wartungsklappe 13 durch einen Techniker ein manuel¬ les Schließen oder Trennen der Verbindung durchgeführt werden muss. Dies vereinfacht den Einsatz der Anordnung erheblich, weil die Anordnung komplett montiert ausgeliefert werden kann und auch nach Inbetriebnahme besonders einfach zu warten ist. Da eine Vorort-Montage der Anordnung entfällt, müssen auch nicht mehr wie bisher üblich Adapterringe oder Adaptergehäuse vor Ort zwischen Durchführung 7 und Ableitergehäuse 4 montiert werden, um ggf. nicht zueinander passende Flansche zu verbinden .
Die Kontaktvorrichtung weist eine Gewindestange 9 auf, die mit einem Kontakt 8 fest verbunden ist. Der Kontakt 8 ist als ein Bolzen ausgebildet, der in einer Führung 21 gleitend verschiebbar ist. Wird der Bolzen 8 in einen Gegenkontakt 16 auf der Seite der Durchführung 7 eingeschoben, so wird eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt. Wird der Bolzen 8 komplett auf die Seite der Führung 21 zurückgezogen, so wird eine Trennstrecke 22 ausgebildet, die durch das Schutzgas ei¬ ne sichere Trennung ermöglicht. Die Gewindestange 9 ist in einem Getriebe 10 gehalten, in der auch eine zweite Stange 11 derart vorgesehen ist, dass eine Drehbewegung der zweiten Stange 11 über das Getriebe 10 auf die Gewindestange überta¬ gen wird, so dass die Gewindestange entlang einer Achse pa¬ rallel zu der Widerstandssäule verschoben wird. Im Einfachs- ten Fall weist die zweite Stange 11 hierfür ein Profil oder ein Gewinde auf, das komplementär zum Gewinde der Gewinde¬ stange ausgebildet ist. Im dargestellten geschlossenen Zustand könnte eine entsprechende Drehbewegung der zweiten Stange, die vom Antrieb 12 angetrieben wird, die Gewindestange und den Bolzen 8 in Richtung des Antriebs zurückschrauben und auf diese Weise die Trennstrecke 22 herstellen.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) zum Überspannungsschutz einer mit einer Isolierflüssigkeit (5) isolierten elektrischen Anlage (2), auf- weisend
eine Widerstandssäule (3) mit Widerstandselementen (19), die in einem zur Befüllung mit einem elektrisch isolierenden Schutzgas (6) ausgebildeten Gehäuse (4) angeordnet ist, und eine Durchführung (7) für das Verbinden der elektrischen An- läge (2) mit der Widerstandssäule (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
im Gehäuse (4) eine mechanisch von außerhalb des Gehäuses antreibbare Kontaktvorrichtung (8,9,10,11) für das Schließen und/oder Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen der Widerstandssäule (8) und der Durchführung (7) vorgesehen ist.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (8,9,10,11) eine Gewindestange (9) aufweist, die ausgebildet ist, eine Drehbewegung von au- ßerhalb des Gehäuses (4) aufzunehmen und einen mit der Widerstandssäule (3) verbundenen Kontakt (8) zu verschieben, wobei der Kontakt (8) mittels der Drehbewegung zu einem Gegenkontakt (16) an der Durchführung (7) hin oder davon weg bewegbar ist .
3. Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Isolierflüssigkeit (5) isolierte elektri¬ sche Anlage (2) einen Hochspannungstransformator aufweist.
4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierflüssigkeit (5) ein Öl ist .
5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Schutzgas (6) Schwefelhexa- fluorid enthält.
6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (7) einen ersten Teil (17) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass er im montierten Zustand in ein Gehäuse (20) der elektrischen Anla- ge (2) hineinragt und von der Isolierflüssigkeit (5) umgeben ist .
7. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (7) einen zweiten Teil (18) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass er in das die Widerstandssäule (3) umgebende Gehäuse (4) hineinragt und im montierten Zustand von dem Schutzgas (6) umgeben ist.
8. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass eine Wartungsklappe (13) für einen
Zugang zu einem Kontaktbereich zwischen Widerstandssäule (8) und Durchführung (7) vorgesehen ist.
9. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (8,9,10,11) von einem am Gehäuse (4) angeordneten Antrieb (12) antreibbar ist .
10. Anordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (12) ein manueller Antrieb ist.
11. Anordnung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (12) ein elektrischer Antrieb ist.
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