HU205683B - Structural arrangement for short-circuit protection of gas-insulated high-voltage switching apparatuses - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya szerkezeti elrendezés nagyfeszültségű gázszigetelésű kapcsolóberendezés zárlatvédelmére. A találmány szerinti szerkezeti elrendezésnél a gáztér (GT) oldalfalán (6) kialakított nyomásmérőcsonkhoz összekötő csövön keresztül kisebb térfogatú nyo- mástér (9), a gáztér (GT) és a nyomástér (9) közötti nyílás (7) lezárására erő ellenében elmozduló, a nyomástér (9) falától térközzel elválasztott torlótest (8), a zárlat következtében létrejött torlónyomás távkijelzésére pedig a torlótest (8) elmozdulásával működtetett kapcsoló (K) van alkalmazva. 2.ábra HU 205 683 B A leírás terjedelme: 4 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

Description

A találmány tárgya szerkezeti elrendezés nagyfeszültségű gázszigetelésű kapcsolóberendezés zárlatvédelmére.

A hagyományos, levegőszigetelésű nagyfeszültségű kapcsolóberendezések zárlatjellegű hibáinak érzékelése a villamos jellemzők érzékelése alapján történik.

A nyomás alatti, gázszigetelésű, kis helyigényű kapcsolóberendezések alkalmazása azonban szükségessé tette a villamos paraméterektől független, technológiai jellegű hibaérzékelés alkalmazását. Ennek oka elsősorban az, hogy ezekben a berendezésekben egy zárlat hirtelen hőfelszabadulással - ha a hiba tisztázása a lehető legrövidebb időn belül meg nem történik - robbanásveszélyt jelent. Ilyen berendezéseknél ezért szükséges egy, a villamos védelmet kiegészítő, nem villamos elven működő biztonsági rendszer alkalmazása, mint ahogy régi előírás az olajszigetelésű transzformátoroknál a szigetelő közeg állapotváltozását érzékelő védelem.

A gázszigetelésű tokozott kapcsolóberendezéseknek nehézséget jelent az az ismert követelmény, hogy a hálózat stabilitása érdekében egy zárlat tisztázása után automatikus visszakapcsolás történik. A tokozott kapcsolóberendezéseken belül bekövetkezett hiba esetén a visszakapcsolás nem megengedhető. Hagyományos villamos érzékelés alkalmazásával a burkolaton belüli és kívüli hiba nem különböztethető meg egymástól.

A nem villamos érzékelést eddig kétféleképpen oldották meg.

Az egyik a zárlatot követő fényjelenség érzékelésén alapul. A kapcsolóberendezés bonyolult belső geometriájának következtében azonban ez nem vezet megnyugtató megoldásra.

A másik megoldás az úgynevezett zérus sorrendű áramok közvetlen mérésén alapul. Ez azonban nem ad eligazítás arra vonatkozóan, hogy melyik berendezésben következett be a hiba, vagyis nem szelektív. További hibája, hogy szabadtéri berendezéseknél nehezen kivitelezhető.

Ismeretes, hogy a gázszigetelésű kapcsolóberendezések technológiai egységeket képező terekre vannak osztva és ezek a gázterek egymással az áramlást biztosító csövekkel vannak összekötve. Minden egymással összekötött, egy egységet képező rendszer gáznyomás érzékelő készülékkel van ellátva, amely a szigetelőgáz esetleges nyomáscsökkenésére jelzést vagy beavatkozási parancsot ad.

A szigetelőgáz állapotváltozásának érzékelésén alapul a CH 653 820 sz. szabadalmi leírás, amely a gázszigetelésű kapcsolőberendezésben használatos alapvető és jól ismert hőkompenzált, statikus gáznyomásérzékelo téves működésének megakadályozására alkalmas különlegesen alacsony hőmérséklet esetén, amikor a gáz nyomáscsökkenése az alacsony hőmérséklet miatti kondenzálódás következtében jön létre.

A megoldás a kondenzálódás miatt létrejött folyadék jelenlétét egy billenőkapcsolóval érzékeli. Ez a megoldás azonban csak lassú folyamatok követésére alkalmas és közvetve a gáz sűrűségcsökkenését érzékeli. Ily módon sem célkitűzésében, sem megoldásában nem alkalmas a szigetelőgáz belsőenergia-növekedésének érzékelésére, ami egy kapcsolóberendezés meghibásodásának velejárója.

Egy esetleges zárlat okozta nyomásnövekedés hangsebességgel haladó nyomáshullám formájában terjed. Tehát ha a zárlat észlelése nyomáshullámok alapján történik, ez a hibahely és az észlelési pont közötti távolságtól függő időkiesést okoz. Ha a nyomáshullámot a hibahelytől 2 m távolságon belül sikerül észlelni, az érzékelési idő kisebb vagy egyenlő, mint a villamos védelmek érzékelési ideje. Ha az érzékelés a hibahelytől jelentősen nagyobb távolságra van, az érzékelési idő még mindig elegendő fedővédelem céljára, illetve egyéb védelmi jellegű funkciók és automatikus vezérléssel kapcsolatos információs funkciók ellátására.

A találmány célja olyan szerkezeti elrendezés kialakítása, amely az ismert zárlatvédelmi rendszerek fent felsorolt hiányosságait kiküszöböb, a zárlat esetén létrejövő nyomáshullámot érzékeli, de a lassú nyomásváltozásra érzéketlen, és amelynek alkalmazásával olyan kiegészítő védelem biztosítható, amely a nagyfeszültségű kapcsolóberendezések üzembiztonságát fokozza.

A találmány alapját képező felismerés szerint a nyomáshullámok érzékelése a nyomásmérés egy módjához hasonlóan, vagyis a nyomásnak kitett rugalmas membrán deformációjának mérése alapján történhet, azzal a különbséggel, hogy a membránon rés van. Ez a rés úgy van méretezve, hogy az üzemszerű gázáramlást nem akadályozza, a résen keresztüli nyomáskiegyenlítődés azonban egy, a rés által meghatározott késleltetéssel történik, így hirtelen nyomásváltozás esetén a rés hatása a készülék működési idején belül elhanyagolható, tehát a nyomáshullám érzékelhető. Lassú nyomásváltozás esetén a résen keresztül átáramlik a gáz és így nem jön létre semmilyen, a membránt működtető nyomáskülönbség.

A találmány szerint a kitűzött cél elérésére olyan szerkezeti elrendezés alkalmazható, amelynél a gáztér oldalfalán kialakított nyomásmérőcsonkhoz összekötő csövön keresztül kisebb térfogatú nyomástér, a gáztér és a nyomástér közötti nyílás lezárására erő ellenében elmozduló, a nyomástér falától térközzel elválasztott torlótest, a zárlat következtében létrejött torlónyomás távkijelzésére pedig a torlótest elmozdulásával működtetett kapcsoló van alkalmazva.

A találmány szerinti szerkezeti elrendezés egyik előnyös kialakításánál a torlótest körlap alakú és a közepén a kisebb nyomáshullámokat áteresztőnyílás van, tovább a torlótest és a nyomástér rugalmas összekötésére, valamint a torlótest erő ellenében történő elmozdítására membrán van alkalmazva.

A torlótest és a nyomástér rugalmas összekötésére, valamint a torlótest erő ellenében történő elmozdítására célszerűen rugó van alkalmazva, a nyomástémek a gáztérrel ellentétes oldalán pedig nyílás van, amelyhez összekötő cső van csatlakoztatva.

A találmány szerinti elrendezés egy további előnyös kialakításánál a torlótest lencse alakú rugalmas membrán egyik feléhez van rögzítve, a rugalmas membrán

HU 205 683 Β másik oldala pedig a nyomástérben fixen rögzített gyűrűhöz van illesztve.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon példaképpen ábrázolt kiviteli alakok alapján ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábra a találmány szerinti szerkezeti elrendezés egy lehetséges kialakításának vázlata, a

2. ábra a találmány szerinti szerkezeti elrendezés egy másik lehetséges kialakításának vázlata és a

3. ábra a találmány szerinti szerkezeti elrendezés egy további lehetséges kialakításának vázlata.

Az 1. ábrán látható szerkezeti elrendezés hasonló a kapcsolóberendezésekben használatos gáznyomásérzékelőhöz, azzal a különbséggel, hogy az érzékelő (3) membrán nem zárt. Ennél a kialakításnál (GT) gázteret (1) összekötő cső köti össze egy (2) nyomástérrel, amelyben (3) membrán van elhelyezve. A (3) membránnak az (1) összekötő cső felőli oldalát közepén (5) nyílással ellátott (4) torlótest zárja le. A (3) membrán deformációja elektromos (K) kapcsolót működtet. Mivel a készülék tulajdonképpen a nyomás időbeli változásának hatására működik, derivatív nyomáskapcsolónak nevezhető. A készülék célszerűen a nyomásérzékelővel közösen kerül beépítésre. A kapcsolóberendezésnek azonban vannak olyan részei, amelyben üzemszerűen is keletkeznek nyomáshullámok. Ilyen helyen meghatározott érzékenységű derivatív nyomáskapcsoló alkalmazása szükséges.

Mivel az érzékelő elmozdulása működteti a villamos (K) kapcsolót, felírható a

JVdp=[F dp/dt ds összefüggés.

Ennek alapján belátható, hogy adott nyomáshullámhoz annál nagyobb elmozdulás tartozik, minél nagyobb a membránon belüli térfogat.

így azon berendezésekre, amelyekben üzemszerűen nyomáshullámok nem keletkeznek, igen egyszerű kivitelű derivatív nyomáskapcsoló szerkeszthető. A készülék célszerűen a (GT) gáztér (6) oldalfalán kialakított (7) nyíláshoz csatlakozó (11) összekötő cső csatlakozó részébe kerül beépítésre, a 2. ábrának megfelelően, és egy (10) rugóval rögzített, a (9) nyomástérben lazán illeszkedő (8) torlótestből áll, amelynek elmozdulása villamos (K) kapcsolót működtet. Itt a membrán szerepét betöltő (8) torlótest mögötti térfogat bármekkora lehet.

Mivel a gáztér (11) összekötő csövek antimágneses anyagból készülnek, a (8) torlótest helyzetének érzékelésére megfelelő kontaktusmentes módszer is alkalmazható.

Olyan helyeken azonban, mint például a megszakítóterekben, ahol üzemszerűen is fellépnek nyomáshullámok és az üzemzavari állapot nyomáshulláma ettől csak nagyságban különbözik, a membránon belüli térfogat megválasztásával lehet az érzékenységet beállítani. Ilyen derivatív nyomáskapcsolót mutat a 3. ábra. A célszerű beépítés itt is a (GT) gáztérhez csatlakozó (11) összekötő cső. Ennél a kialakításnál a (8) torlótest lencse alakú rugalmas (12) membrán egyik feléhez van rögzítve, a rugalmas (12) membrán másik oldala pedig a (9) nyomástérben fixen rögzített (14) gyűrűhöz van illesztve.

A derivatív nyomáskapcsolókkal a következő feladatok oldhatók meg.

1. Közvetlenül a gáztérre telepített kapcsolókkal a villamos védelmektől független, a szigetelőközeg fizikai jellemzőinek érzékelésén alapuló biztos és gyors védelmi kikapcsolás valósítható meg.

2. A gázterektől távolabb telepített derivatív nyomáskapcsolókkal a villamos védelmektől független, fedővédelmi feladatok láthatók el. Ugyanakkor gyors és megbízható információt szolgáltat, különösen automatikus vagy távvezérelt berendezések esetén a berendezések üzemkészségéről.

3. A derivatív nyomáskapcsoló alkalmazása üzemzavar után szükségtelenné teszi a hibakeresést, mert a hibahelyet kijelöli.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Szerkezeti elrendezés nagyfeszültségű gázszigetelésű kapcsolóberendezés zárlatvédelmére, ahol a gyűjtősíneket, a betáplálás és a fogyasztóoldali leágazásokat, az egyes szakaszok leválasztását biztosító megszakítókat és szakaszolókat tartalmazó, nyomás alatt lévő kapcsolóberendezés gázterének oldalfalába nyomásmérő és gázbetöltő csatlakozócsonkok vannak kialakítva, azzal jellemezve, hogy a gáztér (GT) oldalfalán kialakított nyomásmérő csonkhoz összekötő csövön (1) keresztül kisebb térfogatú nyomástér (2 vagy 9), a gáztér (GT) és a nyomástér (2 vagy 9) közötti nyílás (7) lezárására erő ellenében elmozduló, a nyomástér (2 vagy 9) falától térközzel elválasztott torlótest (4 vagy 8), a zárlat következtében létrejött torlónyomás távkijelzésére pedig a torlótest (4 vagy 8) elmozdulásával működtetett kapcsoló (K) van alkalmazva.
2. 2. Az (1) igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a torlótest (4) körlap alakú és a közepén, a kisebb nyomáshullámokat áteresztő nyílás (5 vagy 14), továbbá a torlótest (4) és a nyomástér (2) rugalmas összekötésére, valamint a torlótest (4) erő ellenében történő elmozdítására membrán (3) van alkalmazva.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a torlótest (8) és a nyomástér (9) rugalmas összekötésére, valamint a torlótest (8) erő ellenében történő elmozdítására rugó (10) van alkalmazva, továbbá a nyomástémek (9) a gáztérrel (GT) ellentétes oldalán nyílás (13) van, amelyhez összekötő cső (11) van csatlakoztatva.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a torlótest (8) lencse alakú rugalmas membrán (12) egyik feléhez van rögzítve, a rugalmas membrán (12) másik oldala pedig a nyomástérben (9) fixen rögzített gyűrűhöz (14) van illesztve.