EP3469614A1 - Anordnung und verfahren zum abspannen von hochspannungs-schaltgeräten - Google Patents

Anordnung und verfahren zum abspannen von hochspannungs-schaltgeräten

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Publication number
EP3469614A1
EP3469614A1 EP17740691.5A EP17740691A EP3469614A1 EP 3469614 A1 EP3469614 A1 EP 3469614A1 EP 17740691 A EP17740691 A EP 17740691A EP 3469614 A1 EP3469614 A1 EP 3469614A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement
long
switching
rod insulator
head
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17740691.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulf HEINRICH
Helmut Holler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3469614A1 publication Critical patent/EP3469614A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/008—Pedestal mounted switch gear combinations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/54—Anti-seismic devices or installations

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for clamping high-voltage switching devices, with at least one supporter and at least one switch head.
  • High-voltage switchgear for electric voltages and currents in particular in the range of up to some 10 'to a few 000 V up and l' OOO A, have a height of several meters. They can be made up of a supporter and a switching head.
  • the switching head is arranged on the insulating supporter and includes switching devices such.
  • the supporter is perpendicular to the ground or on a flat foundation. Horizontal on the supporters can be arranged housing with the switching devices, in particular on each side of the same number of switching devices to the load for For ⁇ same on each side.
  • Switching heads with switching devices for high voltages have a high mass.
  • insulating housings, gears, shields, and connectors may be included in the switch heads, as well as extended interrupter units, resistors, and capacitors over a meter.
  • Leverage, when using z. B. a T-shaped high-voltage switching device with a switching head on a supporter, can be too high forces respectively at the two ends of the
  • the required earthquake standards for high-voltage switchgear can thus not be achieved without additional technical complexity and without high costs.
  • the stated object is achieved by an arrangement for clamping high-voltage switchgear with the
  • An arrangement according to the invention for bracing of high-voltage switchgear comprises at least one supporter and at least one switching head and at least one Langstabiso ⁇ lator for tensioning the high-voltage switching device.
  • Long rod insulators are well suited to mecha ⁇ nically stabilize an arrangement with we ⁇ least one supporter and at least one switching head. About the long-rod insulator and the supporters good electrical insulation of the switching head is given. Long rod insulators are mechanically very stable, cost-effective, and provide a simple arrangement for clamping high-voltage switchgear. Bar insulators have a high degree of rigidity and, especially with regard to earthquakes, are well suited for absorbing or compensating mechanical forces due to rapid movements of the ground, which can engage switching heads and supports.
  • the at least one supporter may be formed as a support column, in particular of an electrically insulating ceramic and / or electrically insulating silicone and / or an electrically insulating composite material.
  • support ⁇ columns with round cross-section and / or ribbed surface have a high mechanical stability, high electrical insulation, and low leakage currents. This makes them very well suited for electrical insulation of
  • the at least one long-rod insulator can be fastened to the at least one switching head. Additionally or alternatively, the at least one long-rod insulator in a shield on the switching head and / or of the at least one Stauerers and / or Wenig ⁇ least attached a Stauerers least one Stützers and / or on a shield centrally along the longitudinal axis of at an upper end.
  • three or four long-rod insulators can be fastened. So z. B. star-shaped away from the switching head or the supporters away long rod insulators be fixed with three or crosswise, ie four long rod insulators attached to a vertical position of the arrangement. This results in a good compensation of occurring forces, in particular in an earthquake, in all vertical directions.
  • a very high mechanical stability can be achieved by arrangement attached by three or four long rod insulators at the level of the switching head and reaching to the ground and simultaneous arrangement of three or four long rod insulators at the level of half the support and reaching to the ground.
  • At least one damping element can be included, which in particular is fastened in each case to a long-rod insulator, in particular between the bottom and long-rod insulator and / or between the long-rod insulator and the switching head and / or between the long-rod insulator and the support and / or between the long-rod insulator and the shield.
  • the at least one damping element can, for. B. be a spring damper and / or include a spring damper.
  • Lever joint is directly or over z.
  • B. a spring damper on the ground or on the switching head or on the supporter or attached to a shield. In deflections, a movement is compensated via the Hebelge ⁇ steering according to the lever length.
  • the high-voltage switching device may be a high-voltage circuit breaker and / or disconnector, in particular for a voltage range of 550 kV, 800 kV and / or 1100 kV.
  • the high-voltage switching device may be designed in the manner of a life tank and / or as a double switching head.
  • the high-tension ⁇ -voltage switching device is T-shaped may be formed, with which we ⁇ tendonss a supporter as a vertical element and the at least one switching head as a horizontal member of the T-shape, in particular with at least one interrupter unit and / or with at least one on-resistance and / or with at least one capacitor, covered by the switching head.
  • the arrangement described above is well able to provide a mechanically stabilize ing high voltage switching device and can be created inexpensively.
  • the at least one supporter and / or the at least one switching head can be filled with a switching gas, in particular with SF 6 .
  • the at least one long-rod insulator may be attached to a flange, in particular a flange of the interrupter unit and / or a flange between parts of the at least one supporter. Flanges are mechanically stable and provide a mechanically stable attachment of the long-rod isolators, which can absorb high forces.
  • the at least one long-rod insulator in particular in conjunction with at least one damping element, in particular we ⁇ iquess a spring damper, in particular can damp vibrations with low frequency well.
  • FIGS. 1 to 4 embodiments of the invention are schematically illustrated in FIGS. 1 to 4 and described in more detail below.
  • Kniehebelüberset ⁇ -cutting assembly 7 as a damping element.
  • the arrangement 1 comprises a switching head 3 arranged on a support 2, wherein long-rod insulators 4 are fastened to the switching head 3.
  • the long-rod insulators 4 are supported or fixed with the opposite side to the side of the attachment to the switching head 3 on the ground.
  • two long-rod insulators 4 are shown by way of example, a third long-rod insulator 4 is hidden by the support 2 in the illustrated embodiment. From above betrach ⁇ tet the contact points of the long-rod insulators 4 yield with the ground, a triangle, in particular an isosceles Triangle. Alternatively, z. B. four or more long-rod insulators 4 are used, which is not shown in the figures for simplicity. When four Long Stabisola ⁇ gates 4 revealed from above, the contact points of the long-rod insulators 4 with the ground a rectangle, in particular a square.
  • the device 1 with operating head 3 and supporters 2 results in a T-shape in the plane, wherein the switching head 3 from the supporters 2 of view on the right and left sides of each egg ⁇ ne interrupter unit 9 and a turn 10 includes fully. It is also possible to include capacitors and further electrical units of switching devices which, for the sake of simplicity, are not shown in the exemplary embodiments of the figures.
  • the electrical units such. B. cup units 9, resistors 10, or capacitors are each housed in a housing, in particular a tubular insulating housing, or housed together in a ge ⁇ common or more housings. Electrical units such. B. disconnectors can be arranged without housing on the supporter 2.
  • the housing of the electrical units such.
  • Interrupter units 9 include flanges 11, via which a fastening tion on the support 2 directly or indirectly, for. B. via a housing of a gear unit takes place.
  • the housing of the electrical units comprise terminals 13 for power lines, in particular a power grid.
  • electrical cables such. B. overhead lines and / or busbars.
  • the supporter 2 is arranged perpendicular to the ground on which the high-voltage switching device is located, and may be formed as a column in two or more parts.
  • the supporter 2 comprises one or more insulators 15, which z. B. are executed in a tubular with ribs on the surface, and off Materials such. As silicone, ceramic or composite materials. Insulators 15 are connected to each other via flanges 12, in particular via a flange 12 arranged centrally of the supporter 2, as shown in Figure 1.
  • Units such as B. drive 8 and / or control 14 of a high-voltage switching device are arranged on the support 2. Elements of a kinematic chain, such. As waves and rods can be arranged in the supporter 2 to mechanical kinetic energy from the drive to the switching units such. B. Interrupter units 9 to transmit. As a drive 8 z. B. a motor and / or spring drive can be used, controlled triggered by the controller 14.
  • the kinematic chain may include other elements, such. As transmission or deflection devices which transmit the kinetic energy for switching from the drive 8 to the Einhei ⁇ th 9 to be switched.
  • the long-rod insulators 4 can also be fastened centrally to the support 2. They can directly on the insulator 15 or z. B. attached to a flange 12 between two insulators 15.
  • the one or more simulators Langstabiso ⁇ 4 fixed to the supporters 2, may alternatively or additionally be used for the fixed to the switch head 3 Langstabisolato- ren. 4
  • the long-rod insulators 4 are anchored or fastened to the ground or to a foundation in the ground with the opposite side, which is opposite the side of the attachment to the switching head 3 and / or the support 2 and / or the shield 5.
  • an angle ⁇ is formed between a long-rod insulator 4 and the plane of the earth's surface, which z. B. in the range of 30 to 80 degrees, in particular 45 degrees.
  • a toggle mechanism 7 attenuates in particular large movement amplitudes.
  • one side of the knee lever transmission device 7 is fastened to a long-rod insulator 4, ie a lever arm, which interacts via a rotary joint 16 with a further lever arm.
  • the second is poor on the ground or an increase from the ground, z. B.
  • a spring element 6 is attached.
  • the levers are arranged in a basic position, in particular at an angle of 90 degrees to each other. At maximum deflection, the levers can be arranged maximally in a position along a straight line with their longitudinal axes.
  • the Hebelarmzel can be used as a movement path at z. B. earthquakes are attenuated by the toggle mechanism 7.
  • the embodiments described above can awakeei ⁇ Nander be combined and / or can be combined with the prior art.
  • So z. B. different types of materials for the long-rod insulators 4 are used. Fiber composites, plastics and other electrically insulating materials may be used. The length can be in the range of meters and it can be used for the long rod insulators 4 rods with z. B. circular, triangular, rectangular or square, or hexagonal cross-section.
  • the supporter 2 may consist of a plurality of insulators 15, in particular in columnar form, which z. B. are interconnected via flanges 12.
  • the long bar insulators 4 may be attached to one or more flanges.
  • the long-rod insulators 4 may be mounted centrally on the support 2 or z.
  • the mechanical stabilization by the long-rod insulators 4 is inexpensive and ensures reliable operation of the high-voltage switching device, especially in strong mechanical Belas ⁇ obligations by earthquakes or by weather.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Insulators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) und ein Verfahren zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten, mit wenigstens einem Stützer (2) und mit wenigstens einem Schaltkopf (3), wobei wenigstens ein Langstabisolator (4) zum Abspannen des Hochspannungs-Schaltgerätes umfasst ist. Der wenigstens eine Langstabisolator (4) ist insbesondere auf Zug vorgespannt, wodurch das Hochspannungs-Schaltgerät mechanisch stabil gehalten wird, insbesondere bei Erdbeben.

Description

Beschreibung
Anordnung und Verfahren zum Abspannen von Hochspannungs- Schaltgeraten
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten, mit wenigstens einem Stützer und mit wenigstens einem Schalterkopf. Hochspannungs-Schaltgeräte für elektrischer Spannungen und Ströme, insbesondere im Bereich von bis zu einigen 10 '000 V und von bis zu einigen l'OOO A, weisen eine Höhe von einigen Metern auf. Dabei können sie aus einem Stützer und einem Schaltkopf aufgebaut sein. Der Schaltkopf ist auf dem isolie- renden Stützer angeordnet und umfasst Schaltgeräte wie z. B. Unterbrechereinheiten, Widerstände und Kondensatoren. Der Stützer steht senkrecht auf dem Grund bzw. auf einem ebenen Fundament. Waagerecht auf dem Stützer können Gehäuse mit den Schaltgeräten angeordnet sein, insbesondere auf jeder Seite gleich viele Schaltgeräte, um die Last auf jeder Seite auszu¬ gleichen. Die Anordnung weist z. B. eine T-Form auf oder es können mehrere Stützer nach Art einer Doppel-T-Form hintereinander verwendet werden. Für jede Phase in einem Stromnetz können jeweils eine T- oder z. B. eine Doppel-T-förmige An- Ordnung verwendet werden, insbesondere parallel zueinander angeordnet .
Schaltköpfe mit Schaltgeräten für hohe Spannungen weisen eine hohe Masse auf. Z. B. Isolierende Gehäuse, Getriebe, Abschir- mungen und Anschlüsse können von den Schaltköpfen umfasst sein sowie räumlich über Meter ausgedehnte Unterbrechereinheiten, Widerstände und Kondensatoren. Hebelwirkungen, bei Verwendung von z. B. einem T-förmigen Hochspannungs-Schalt- gerät mit einem Schaltkopfes auf einem Stützer angeordnet, können zu hohen Kräften jeweils an den beiden Enden des
Schaltkopfes führen. Die hohen Kräfte können im Extremfall zum Umknicken oder Umfallen bzw. einer Zerstörung insbesonde- re des Stützers führen. Gerade in Hinblick auf Gebiete mit hoher Erdbebengefahr muss eine mechanisch stabile Ausführung der Hochspannungs-Schaltgeräte gewährleistet sein, auch bei Erdbeben. Dazu müssen die Hochspannungs-Schaltgeräte entspre- chend den Erdbebennormen, wie z. B. der IEEE 693 oder
ETG A.0.20 ausgelegt sein.
Hohe Bodenbeschleunigungen im Falle eines Erdbebens können, z. B. bei Life-Tank-Schaltern mit einer Kopfmasse von z. B. bis zu 3000 kg, zu so hohen Biegemomenten an den Stützern führen, dass die Stützer, trotz z. B. eines Einsatzes von Dämpfern, den Biegemomenten bei einem Erdbeben nachgeben können. Die hohe Kopfmasse des Schaltkopfes und lange Hebel des Stützers können zu niedrigen Eigenfrequenzen und sehr großen Auslenkungen führen. Dies insbesondere bei Anordnung von Dämpfern im Fuß des Stützers, z. B. in Form von Federdämpfern in der Bodenplatte. Der Einsatz von zwei Stützern für zwei zusammenhängende Schaltkammern, mit Stützern jeweils auf Dämpfern im Bodensockel bzw. der Bodenplatte angeordnet, er¬ höht die Kosten. Die geforderten Erdbebennormen für Hochspannungs-Schaltgeräte können somit ohne zusätzlichen technischen Aufwand und ohne hohe Kosten nicht erreichet werden. Die Ver¬ wendung von Stützern in Form eines Dreibeins aus Isolatoren, wie z. B. Silikon- oder Keramikisolatoren, kann die Stabilität erhöhen, führt aber ebenfalls zu hohen Kosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe eine kostengünstige, einfache Anordnung und ein Verfahren für Hochspannungs-Schaltgeräte anzugeben, wel¬ che zu einem mechanisch stabilen Aufbau insbesondere auch in Hinblick auf Erdbeben führen.
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anord- nung zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten mit den
Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten, insbesondere unter Verwendung der zuvor beschriebenen Anordnung, gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung zum Abspannen von Hochspannungs- Schaltgeräten und/oder des Verfahrens zum Abspannen von Hoch- spannungs-Schaltgeräten sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar. Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Abspannen von Hochspan- nungs-Schaltgeräten umfasst wenigstens einen Stützer und wenigstens einen Schaltkopf sowie wenigstens einen Langstabiso¬ lator zum Abspannen des Hochspannungs-Schaltgerätes . Langstabisolatoren sind gut geeignet eine Anordnung mit we¬ nigstens einem Stützer und wenigstens einem Schaltkopf mecha¬ nisch zu stabilisieren. Über den Langstabisolator sowie den Stützer ist eine gute elektrische Isolation des Schaltkopfs gegeben. Langstabisolatoren sind mechanisch sehr stabil, kos- tengünstig, und ergeben eine einfache Anordnung zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten . Stabisolatoren weisen eine hohe Steifigkeit auf und sind gerade in Hinblick auf Erdbeben gut geeignet, mechanische Kräfte durch schnelle Bewegungen des Untergrundes, welche an Schaltköpfen und an Stützern an- greifen können, aufzufangen bzw. zu kompensieren.
Der wenigstens eine Langstabisolator kann vorgespannt sein, insbesondere auf Zug vorgespannt sein und/oder Zugstangen um¬ fassen. Kräfte, welche an einem Langstabisolator angreifen, können als Zugkräfte größer sein als in Form von Druckkräf¬ ten. Bei Druckkräften können die Stäbe der Langstabisolatoren einknicken bzw. brechen. Auf Zug vorgespannte Langstabisola¬ toren weisen den Vorteil auf, dass bei auftretenden Kräften die vorgespannte Zugkraft und die Kraft bis zum Brechen eines Stabes zur Kompensation auftretender Kräfte z. B. bei Erdbeben zu Verfügung stehen, bevor eine Zerstörung der Anordnung bzw. ein Knicken oder Brechen eines Langstabisolators er- folgt. Somit können mit auf Zug vorgespannten Langstabisola¬ toren größere Kräfte absorbiert bzw. ausgeglichen werden, als bei Langstabisolatoren ohne Vorspannung oder mit auf Druck vorgespannten Langstabisolatoren .
Der wenigstens eine Langstabisolator kann einen Faserverbundwerkstoff umfassen und/oder aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen. Faserverbundwerkstoffe weisen eine hohe Stabilität bei geringem Eigengewicht auf, sind kostengünstig zu erhalten und können als gute elektrische Isolatoren ausgeführt sein.
Der wenigstens eine Stützer kann als Tragsäule ausgebildet sein, insbesondere aus einer elektrisch isolierenden Keramik und/oder elektrisch isolierendem Silikon und/oder einem elektrisch isolierendem Verbundwerkstoff. Insbesondere Trag¬ säulen mit rundem Querschnitt und/oder gerippter Oberfläche weisen eine hohe mechanische Stabilität, hohe elektrische Isoliereigenschaften sowie geringe Kriechströme auf. Dadurch eignen sie sich sehr gut zur elektrischen Isolation von
Schaltköpfen gegenüber Erde und zum mechanischen Tragen von Schaltköpfen insbesondere mit großer Masse.
Der wenigstens eine Langstabisolator kann am wenigstens einen Schaltkopf befestigt sein. Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Langstabisolator an einer Abschirmung am Schaltkopf und/oder an einem oberen Ende des wenigstens einen Stützers und/oder an einer Abschirmung des wenigstens einen Stützers und/oder mittig entlang der Längsachse des wenigs¬ tens einen Stützers befestigt sein. Es können insbesondere jeweils drei oder vier Langstabisolatoren befestigt sein. So können z. B. sternförmig vom Schaltkopf oder vom Stützer wegführende Langstabisolatoren befestigt sein, mit drei oder kreuzweise, d. h. vier Langstabisolatoren an einer Höhenposition der Anordnung befestigt. Dadurch erfolgt eine gute Kom- pensation von auftretenden Kräften, insbesondere bei einem Erdbeben, in alle vertikalen Richtungen hin. Eine sehr hohe mechanische Stabilität kann erreicht werden, durch Anordnung von drei oder vier Langstabisolatoren auf Höhe des Schaltkopfs befestigt und zum Boden reichend sowie gleichzeitiger Anordnung von drei oder vier Langstabisolatoren auf Höhe des halben Stützers und zum Boden reichend.
Wenigstens ein Dämpfungselement kann umfasst sein, welches insbesondere jeweils an einem Langstabisolator befestigt ist, insbesondere zwischen Boden und Langstabisolator und/oder zwischen Langstabisolator und Schaltkopf und/oder zwischen Langstabisolator und Stützer und/oder zwischen Langstabisolator und Abschirmung. Das wenigstens eine Dämpfungselement kann z. B. ein Federdämpfer sein und/oder einen Federdämpfer umfassen. Dadurch kann gerade im niederfrequenten Bereich eine Schwingung mit hoher Amplitude gedämpft werden, und die mechanische Stabilisierung der Anordnung insbesondere bei Erdbeben weiter verbessert werden.
Das wenigstens eine Dämpfungselement kann eine Kniehebelüber¬ setzungsanordnung umfassen. Dabei sind z. B. ein oder mehrere Langstabisolatoren an einem Hebelgelenk befestigt, und das
Hebelgelenk ist direkt oder über z. B. einen Federdämpfer am Boden oder am Schaltkopf oder am Stützer oder an einer Abschirmung befestigt. Bei Auslenkungen wird über das Hebelge¬ lenk entsprechend der Hebellänge eine Bewegung kompensiert.
Das Hochspannungs-Schaltgerät kann ein Hochspannungs-Leis- tungsschalter und/oder Trenner sein, insbesondere für einen Spannungsbereich von 550 kV, 800kV und/oder 1100 kV. Dabei kann das Hochspannungs-Schaltgerät nach Art eines Life-Tanks und/oder als Doppelschaltkopf ausgebildet sein. Das Hochspan¬ nungs-Schaltgerät kann T-förmig ausgebildet sein, mit dem we¬ nigstens einen Stützer als senkrechtem Element und mit dem wenigstens einen Schaltkopf als waagerechtem Element der T- Form, insbesondere mit wenigstens einer Unterbrechereinheit und/oder mit wenigstens einem Einschaltwiderstand und/oder mit wenigstens einem Kondensator, umfasst vom Schaltkopf. Die zuvor beschriebene Anordnung ist gut in der Lage ein entspre- chendes Hochspannungs-Schaltgerät mechanisch zu stabilisieren und kann kostengünstig erstellt werden.
Wenigstens ein Antrieb, insbesondere ein Motor- und/oder ein Federspeicherantrieb können umfasst sein. Der Antrieb kann insbesondere am wenigstens einen Stützer befestigt sein. Ele¬ mente einer kinematischen Kette können im wenigstens einen Stützer angeordnet sein, zum Antreiben von Schalteinheiten im wenigstens einen Schaltkopf.
Der wenigstens eine Stützer und/oder der wenigstens eine Schaltkopf können mit einem Schaltgas, insbesondere mit SF6 befüllt sein. Der wenigstens eine Langstabisolator kann an einem Flansch, insbesondere einem Flansch der Unterbrechereinheit und/oder einem Flansch zwischen Teilen des wenigstens einen Stützers, befestigt sein. Flansche sind mechanisch stabil ausgeführt und ergeben eine mechanisch stabile Befestigung der Langstab- isolatoren, welche hohe Kräfte aufnehmen kann.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abspannen von Hochspan- nungs-Schaltgeräten, insbesondere mit einer zuvor beschriebenen Anordnung, umfasst, dass durch wenigstens einen Langstab- isolator, insbesondere auf Zug vorgespannt, das Hochspan¬ nungs-Schaltgerät mechanisch stabil gehalten wird, insbeson¬ dere bei Erdbeben.
Der wenigstens eine Langstabisolator, insbesondere in Verbin- dung mit wenigstens einem Dämpfungselement, insbesondere we¬ nigstens einem Federdämpfer, kann insbesondere Schwingungen mit geringer Frequenz gut dämpfen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten nach Anspruch 14 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der Anordnung zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten nach Anspruch 1 und umgekehrt .
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung sche- matisch in den Figuren 1 bis 4 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigen die Figur 1 schematisch in Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Anordnung 1 zum Abspannen von Hochspannungs- Schaltgeräten mit Langstabisolatoren 4 am Schaltkopf 3 befestigt, und Figur 2 schematisch in Seitenansicht die Anordnung 1 der
Figur 1, jedoch mit Langstabisolatoren 4 mittig am Stützer 2 befestigt, und
Figur 3 schematisch in Seitenansicht die Anordnung 1 der
Figur 1, mit Langstabisolatoren 4 an Abschirmungen
5 befestigt und mit einem Dämpfungselement 6, und
Figur 4 schematisch in Seitenansicht eine Kniehebelüberset¬ zungsanordnung 7 als Dämpfungselement.
In Figur 1 ist schematisch in Seitenansicht eine erfindungs¬ gemäße Anordnung 1 zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltge¬ räten gezeigt. Die Anordnung 1 umfasst einen Schaltkopf 3 auf einem Stützer 2 angeordnet, wobei Langstabisolatoren 4 am Schaltkopf 3 befestigt sind. Die Langstabisolatoren 4 sind mit der gegenüberliegenden Seite zur Seite der Befestigung am Schaltkopf 3 am Boden abgestützt bzw. befestigt. In Figur 1 sind beispielhaft zwei Langstabisolatoren 4 gezeigt, ein dritter Langstabisolator 4 ist durch den Stützer 2 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel verdeckt. Von oben betrach¬ tet ergeben die Kontaktpunkte der Langstabisolatoren 4 mit dem Boden ein Dreieck, insbesondere ein gleichschenkliges Dreieck. Alternativ können z. B. auch vier oder mehr Langstabisolatoren 4 verwendet werden, was der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. Bei vier Langstabisola¬ toren 4 ergeben von oben betrachtet die Kontaktpunkte der Langstabisolatoren 4 mit dem Boden ein Rechteck, insbesondere ein Quadrat.
Die Anordnung 1 mit Schaltkopf 3 und Stützer 2 ergibt eine T- Form in der Zeichenebene, wobei der Schaltkopf 3 vom Stützer 2 aus betrachtet auf der rechten und linken Seite jeweils ei¬ ne Unterbrechereinheit 9 und einen Einschaltwiderstand 10 um- fasst. Es können auch Kondensatoren und weitere elektrische Einheiten von Schaltgeräten umfasst sein, welche der Einfachheit halber in den Ausführungsbeispielen der Figuren nicht dargestellt sind. Die elektrischen Einheiten wie z. B. Unterbechereinheiten 9, Widerstände 10, oder Kondensatoren sind jeweils in einem Gehäuse, insbesondere einem rohrförmigen Isolationsgehäuse untergebracht, oder zusammen in einem ge¬ meinsamen oder mehreren Gehäusen untergebracht. Elektrische Einheiten wie z. B. Trenner können ohne Gehäuse am Stützer 2 angeordnet sein.
Die Gehäuse der elektrischen Einheiten wie z. B. Unterbrechereinheiten 9 umfassen Flansche 11, über welche eine Befes- tigung am Stützer 2 direkt oder indirekt, z. B. über ein Gehäuse einer Getriebeeinheit, erfolgt. Auf der gegenüberlie¬ genden Seite zur Seite der Befestigung am Stützer 2 umfassen die Gehäuse der elektrischen Einheiten Anschlüsse 13 für Stromleitungen insbesondere eines Stromnetzes. An den elekt- rischen Anschlüssen 13 können elektrische Kabel wie z. B. Freileitungen und/oder Stromschienen befestigt sein.
Der Stützer 2 ist senkrecht zum Boden angeordnet, auf welchem das Hochspannungs-Schaltgerät steht, und kann zwei oder mehr- teilig als insbesondere Säule ausgebildet sein. Der Stützer 2 umfasst einen oder mehr Isolatoren 15, welche z. B. rohrför- mig mit Rippen auf der Oberfläche ausgeführt sind, und aus Materialien wie z. B. Silikon, Keramik oder Verbundwerkstoffen bestehen. Isolatoren 15 sind über Flansche 12 miteinander verbunden, insbesondere über einen Flansch 12 mittig des Stützers 2 angeordnet, wie in Figur 1 dargestellt ist.
Einheiten, wie z. B. Antrieb 8 und/oder Steuerung 14 eines Hochspannungs-Schaltgerätes , sind am Stützer 2 angeordnet. Elemente einer kinematischen Kette, wie z. B. Wellen und Stangen, können im Stützer 2 angeordnet sein, um mechanische Bewegungsenergie vom Antrieb auf die zu schaltenden Einheiten wie z. B. Unterbrechereinheiten 9 zu übertragen. Als Antrieb 8 kann z. B. ein Motor und/oder Federspeicherantrieb verwendet werden, gesteuert auslösbar von der Steuerung 14. Die kinematische Kette kann weitere Elemente umfassen, wie z. B. Getriebe oder Umlenkeinrichtungen, welche die Bewegungsenergie zum Schalten vom Antrieb 8 auf die zu schaltenden Einhei¬ ten 9 übertragen.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, können die Langstabisolatoren 4 auch mittig am Stützer 2 befestigt sein. Dabei können sie direkt am Isolator 15 oder z. B. an einem Flansch 12 zwischen zwei Isolatoren 15 befestigt sein. Der oder die Langstabiso¬ latoren 4 am Stützer 2 befestigt, können alternativ oder zusätzlich zu den am Schaltkopf 3 befestigten Langstabisolato- ren 4 verwendet werden.
In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 1 mit Abschir¬ mungen 5 dargestellt. Die Abschirmungen 5 sind z. B. in Form von rohrförmigen Metallringen mit rundem Querschnitt, ange- ordnet um elektrisch leitende Bereiche der Anordnung 1, an dem Schaltkopf 3 oder dem Stützer 2 befestigt. Sie schirmen elektromagentisch z. B. Anschlüsse 13 und/oder metallische Übergänge wie z. B. Flansche 11, 12 ab, damit über diese Be¬ reiche keine elektrischen Überschläge erfolgen. Im Ausfüh- rungsbeispiel der Figur 3 sind die Langstabisolatoren 4 an den Abschirmungen 5 befestigt. Diese können alternativ oder zusätzlich zu den direkt am Schaltkopf 3 und/oder am Stützer 2 befestigten Langstabisolatoren 4 verwendet werden.
Die Langstabisolatoren 4 sind mit der Gegenüberliegenden Sei- te, welche der Seite der Befestigung am Schaltkopf 3 und/oder am Stützer 2 und/oder an der Abschirmung 5 gegenüber liegt, am Boden oder an einem Fundament im Erdboden verankert bzw. befestigt. Dabei wird zwischen einem Langstabisolator 4 und der Ebene der Erdoberfläche ein Winkel α ausgebildet, welcher z. B. im Bereich von 30 bis 80 Grad, insbesondere 45 Grad liegt. Der Winkel α ist unter anderem abhängig von der Höhe der Anordnung 1, dem Befestigungsort des oder der Langstab¬ isolatoren 4 am Schaltkopf 3 und/oder am Stützer 2 und/oder an den Abschirmungen 5, dem am Aufstellungsort der Anordnung 1 zur Verfügung stehenden Raum, und der notwendigen maximalen Kraft zur mechanischen Stabilisierung des Hochspannungs- Schaltgerätes durch die Langstabisolatoren 4.
Zur Verbesserung der Stabilität und zum Dämpfen von Schwin- gungen der Anordnung 1 z. B. bei Erdbeben, können zwischen den Langstabisolatoren 4 und dem Befestigungspunkt am Boden, am Schaltkopf 3, am Stützer 2, und/oder an den Abschirmungen 5, Dämpfungselemente 6 angeordnet sein. Als Dämpfungselemente 6 können z. B. Federelemente, insbesondere Schraubenfedern z. B. aus Federstahl, verwendet werden. Die Dämpfungselemente 6 dämpfen insbesondere Bewegungen mit hoher Amplitude
und/oder mit geringer Frequenz z. B. bei Erdbeben.
Als Dämpfungselemente können auch Kniehebelübersetzungsein- richtungen 7, wie eine Beispielhaft in Figur 4 im Detail dar¬ gestellt ist, zusammen mit insbesondere Federdämpfern oder allein an den Langstabisolatoren 4 befestigt, verwendet werden. Eine Kniehebelübersetzungseinrichtungen 7 dämpft insbesondere große Bewegungsamplituden. Dabei ist eine Seite der Kniehebelübersetzungseinrichtung 7 an einem Langstabisolator 4 befestigt, d. h. ein Hebelarm, welcher über ein Drehgelenk 16 mit einem weiteren Hebelarm zusammenwirkt. Der zweite He- beiarm ist am Boden oder einer Erhöhung aus dem Boden, z. B. einem Federelement 6 befestigt. Die Hebel sind in einer Grundposition insbesondere im Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet. Bei maximaler Auslenkung können die Hebel maximal in einer Position entlang einer Geraden mit ihren Längsachsen angeordnet sein. Die Hebelarmlänge kann als Bewegungsweg bei z. B. Erdbeben von der Kniehebelübersetzungseinrichtungen 7 gedämpft werden.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei¬ nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. verschiedene Arten von Materialien für die Langstabisolatoren 4 verwendet werden. Faserverbundwerkstoffe, Plastik-Werkstoffe und andere elektrisch isolierende Materialien können verwendet werden. Die Länge kann im Bereich von Metern liegen und es können für die Langstabisolatoren 4 Stäbe mit z. B. kreisrundem, dreieckigem, rechteckigem oder quadratischem, oder sechseckigem Querschnitt verwendet werden. Der Stützer 2 kann aus mehreren Isolatoren 15, insbesondere in Säulenform, bestehen, welche z. B. über Flansche 12 miteinander verbunden sind. Die Langstabisolatoren 4 können an einem oder an mehreren Flanschen befestigt sein. Dabei können die Langstabisolatoren 4 mittig am Stützer 2 befestigt sein oder z. B. im oberen Bereich des Stützers 2. Sie können mit einem kleinen Winkel α angeordnet sein, bis hin zu einem Winkel von 90 Grad, insbesondere bei Befestigung an den äußeren Enden des Schaltkopfes 3 oder an Abschirmungen 5 an den äußeren Enden. Durch die Langstabisolatoren 4 wird die erfindungsgemäße An¬ ordnung 1 mechanisch stabilisiert. Eine mechanische Schwin¬ gung bzw. Bewegung des Schaltkopfes 3 auf oder relativ zum Stützer 2 wird unterbunden bzw. verringert und ein Abknicken des Stützers 2 vermieden. Dadurch kann die Anordnung 1 für Anforderungen bei Erdbeben ausgelegt werden. Die Stützer 2 nehmen die mechanischen Kräfte auf und kompensieren diese, welche ansonsten zu einer Bewegung des Schaltkopfes 3 führen würden. So können z. B. bei Sturm oder anderen Wettereinflüssen auf den Schaltkopf 2 wirkende Kräfte kompensiert werden, oder Kräfte, welche durch Scherbewegung des Bodens z. B. bei Erdbeben auf den Schaltkopf 3 relativ zum Stützer 2 wirken können kompensiert werden. Die mechanische Stabilisierung durch die Langstabisolatoren 4 ist kostengünstig und sorgt für eine zuverlässige Funktion des Hochspannungs- Schaltgerätes , insbesondere bei starken mechanischen Belas¬ tungen durch Erdbeben oder durch Wettereinflüsse.
Bezugs zeichenliste
1 Anordnung zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten
2 Stützer
3 Schaltkopf
4 Langstabisolator
5 Abschirmung
6 Dämpfungselernent
7 Kniehebelübersetzungsanordnung
8 Antrieb
9 Unterbrechereinheit
10 Einschaltwiderstand
11 Flansch der Unterbrechereinheit
12 Flansch zwischen Teilen des Stützers
13 elektrischer Anschluss
14 Steuerung
15 Isolator
16 Drehgelenk
α Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgerä- ten, mit wenigstens einem Stützer (2) und mit wenigstens ei- nem Schaltkopf (3) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s wenigstens ein Langstabisolator (4) zum Abspannen des Hoch- spannungs-Schaltgerätes umfasst ist.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Langstabisolator (4) vorgespannt ist, insbesondere auf Zug vorgespannt ist und/oder Zugstangen um¬ fasst .
3. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Langstabisolator (4) einen Faserverbund¬ werkstoff umfasst und/oder aus einem Faserverbundwerkstoff besteht.
4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Stützer (2) als Tragsäule ausgebildet ist, insbesondere aus einer elektrisch isolierenden Keramik und/oder elektrisch isolierendem Silikon und/oder einem elektrisch isolierendem Verbundwerkstoff.
5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Langstabisolator (4), insbesondere je¬ weils drei oder vier Langstabisolatoren (4), am wenigstens einen Schaltkopf (3) und/oder an einer Abschirmung (5) am Schaltkopf (3) und/oder an einem oberen Ende des wenigstens einen Stützers (2) und/oder an einer Abschirmung (5) des wenigstens einen Stützers (2) und/oder mittig entlang der Längsachse des wenigstens einen Stützers (2) befestigt ist.
6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s wenigstens ein Dämpfungselement (6) umfasst ist, welches ins- besondere jeweils an einem Langstabisolator (4) befestigt ist, insbesondere zwischen Boden und Langstabisolator (4) und/oder zwischen Langstabisolator (4) und Schaltkopf (3) und/oder zwischen Langstabisolator (4) und Stützer (2) und/oder zwischen Langstabisolator (4) und Abschirmung (5).
7. Anordnung (1) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das wenigstens eine Dämpfungselement (6) ein Federdämpfer ist und/oder einen Federdämpfer umfasst.
8. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s dass das wenigstens eine Dämpfungselement (6) eine Kniehebel¬ übersetzungsanordnung (7) umfasst.
9. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Hochspannungs-Schaltgerät ein Hochspannungs- Leistungsschalter und/oder Trenner ist, insbesondere für ei- nen Spannungsbereich von 550 kV, 800kV und/oder 1100 kV, insbesondere ausgebildet nach Art eines Life-Tank und/oder mit Doppelschaltkopf .
10. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Hochspannungs-Schaltgerät T-förmig ausgebildet ist, mit dem wenigstens einen Stützer (2) als senkrechtem Element und mit dem wenigstens einen Schaltkopf (3) als waagerechtem Ele¬ ment der T-Form, insbesondere mit wenigstens einer Unterbre- chereinheit (9) und/oder mit wenigstens einem Einschaltwider¬ stand (10) und/oder mit wenigstens einem Kondensator, umfasst vom Schaltkopf (3) .
11. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s wenigstens ein Antrieb (8), insbesondere ein Motor- und/oder ein Federspeicherantrieb umfasst ist, welcher insbesondere am wenigstens einen Stützer (2) befestigt ist und/oder Elemente einer kinematischen Kette im wenigstens einen Stützer (2) angeordnet sind, zum Antreiben von Schalteinheiten (9) im wenigstens einen Schaltkopf (3) .
12. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Stützer (2) und/oder der wenigstens eine Schaltkopf (3) mit einem Schaltgas, insbesondere mit SF6 befüllt sind.
13. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Langstabisolator (4) an einem Flansch (11, 12), insbesondere einem Flansch (11) der Unterbrecher¬ einheit (9) und/oder einem Flansch (12) zwischen Teilen des wenigstens einen Stützers (2), befestigt ist.
14. Verfahren zum Abspannen von Hochspannungs-Schaltgeräten, insbesondere einer Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s durch wenigstens einen Langstabisolator (4), insbesondere auf Zug vorgespannt, das Hochspannungs-Schaltgerät mechanisch stabil gehalten wird, insbesondere bei Erdbeben.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Langstabisolator (4), insbesondere in Verbindung mit wenigstens einem Dämpfungselement (6), insbe¬ sondere wenigstens einem Federdämpfer, Schwingungen mit geringer Frequenz dämpft.
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