ITMI941428A1

ITMI941428A1 - POLE OF A HIGH VOLTAGE ISOLATED SWITCH, INCLUDING AT LEAST A MEASUREMENT TRANSFORMER

Info

Publication number: ITMI941428A1
Application number: IT001428A
Authority: IT
Inventors: Moritz Bertil; Enrico Elli; Libero Sfondrini
Original assignee: Abb Adda S P A
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-08
Also published as: IT1271209B; ITMI941428A0

Description

Descrizione del trovato Description of the finding

Il presente trovato riguarda un polo di un interruttore isolato per alta tensione, isolato tramite gas. In particolare il trovato si riferisce a stalli previsti in una sottostazione in cui sono montati interruttori in SF6, e trasformatori di misura. The present invention relates to a pole of an insulated switch for high voltage, insulated by means of gas. In particular, the invention relates to stalls provided in a substation in which SF6 switches and measuring transformers are mounted.

Nelle sottostazioni per la distribuzione di energia elettrica, ogni stallo prevede normalmente l'impiego di un interruttore associato a trasformatori di corrente (cosiddetti TA) e di tensione (TV) per la misura della corrente e della tensione e per l'alimentazione delle protezioni . In the substations for the distribution of electricity, each stall normally involves the use of a switch associated with current (so-called TA) and voltage (VT) transformers for measuring current and voltage and for powering the protections.

Per ciascun polo di una linea, i trasformatori e l'interruttore sono montati su sostegni separati e ciò comporta un notevole ingombro ed una complessità costruttiva della sottostazione. For each pole of a line, the transformers and the switch are mounted on separate supports and this entails a considerable bulk and a constructive complexity of the substation.

E' stato proposto di integrare fra loro l'interruttore e il trasformatore TA su un solo sostegno di polo per sistemi con la tecnologia dell'olio ridotto, o per quella ibrida SF6/olio, tuttavia tale soluzione non ha avuto sviluppi a causa di problemi tecnici e di elevati costi di produzione. Le soluzioni note con tecnologia carta olio richiedono infatti complesse operazioni di nastratura con carta o pellicole plastiche, e lunghe operazioni di essiccamento e di impregnazione sotto vuoto. Tali soluzioni, inoltre, possono dare luogo a scariche parziali causate da disomogeneità del sistema composito di isolamento. It has been proposed to integrate the circuit-breaker and the CT transformer together on a single pole support for systems with reduced oil technology, or for the hybrid SF6 / oil technology, however this solution has not been developed due to problems. technical and high production costs. The known solutions with oil-paper technology in fact require complex taping operations with paper or plastic films, and long drying and impregnation operations under vacuum. Furthermore, these solutions can give rise to partial discharges caused by inhomogeneity of the composite insulation system.

Scopo del presente trovato è quello di risolvere il problema tecnico sopra illustrato e di ridurre le dimensioni e la complessità di una sottostazione AT, utilizzando trasformatori di misura (sia TA che TV) isolati in SF6, ed in particolare realizzando un trasformatore di corrente (TA) e/o di tensione (TV) incorporato nell'isolatore di supporto del polo di un interruttore in SF6. The purpose of the present invention is to solve the technical problem illustrated above and to reduce the size and complexity of an HV substation, using measurement transformers (both CT and VT) insulated in SF6, and in particular by making a current transformer (CT ) and / or voltage (VT) incorporated in the support insulator of the pole of an SF6 circuit-breaker.

Questi scopi vengono conseguiti mediante il trovato che consiste in un polo per interruttore di alta tensione avente le caratteristiche esposte nella rivendiazione 1. Ulteriori vantaggiose caratteristiche formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti. These objects are achieved by means of the invention which consists of a pole for a high voltage switch having the characteristics set out in claim 1. Further advantageous characteristics form the subject of the dependent claims.

La soluzione proposta dal trovato consente di superare gli inconvenienti caratteristici delle soluzioni in carta olio, ed in particolare di eliminare le operazioni di nastratura con carta o pellicole sintetiche, e le operazioni di essiccamento e impregnazione sotto vuoto. Inoltre, il trovato esclude per principio il rischio di scariche parziali dovute a disomogeneità del sistema composito di isolamento . The solution proposed by the invention allows to overcome the drawbacks characteristic of oil-paper solutions, and in particular to eliminate the operations of taping with paper or synthetic films, and the operations of drying and impregnation under vacuum. Furthermore, the invention on principle excludes the risk of partial discharges due to inhomogeneity of the composite insulation system.

Il ciclo produttivo si riduce ad operazioni di assemblaggio di tipo tradizionale e del tutto simili a quelle relative al polo interruttore, consentendo tempi di attraversamento omogenei ed estremamente ridotti. The production cycle is reduced to assembly operations of the traditional type and completely similar to those relating to the circuit-breaker pole, allowing homogeneous and extremely reduced crossing times.

Inoltre, la qualità dell'isolamento può essere monitorata in modo continuo con un unico densimetro a contatti, comune al complesso polo interruttore -TA/TV. Furthermore, the insulation quality can be monitored continuously with a single contact density meter, common to the -TA / VT switch pole complex.

Le prestazioni e le modalità produttive del trovato risultante sostanzialmente allineate con quelle dei corrispondneti TA e TV autonomi. The performances and production methods of the resulting invention are substantially aligned with those of the corresponding autonomous TA and TV.

Infine, la natura gassosa dell'isolamento assicura, per effetto della mobilità del dielettrico, il ripristino automatico della tenuta dielettrica, anche in caso di zone con anomalo gradiente locale. Finally, the gaseous nature of the insulation ensures, due to the mobility of the dielectric, the automatic restoration of the dielectric strength, even in the case of areas with an anomalous local gradient.

Il trovato verrà ora descritto con riferimento ai disegni allegati, relativi a sue forme realizzative preferite, in cui: The invention will now be described with reference to the attached drawings, relating to its preferred embodiments, in which:

la Fig. 1 è una vista in sezione longitudinale di un supporto realizzato secondo il trovato; Fig. 1 is a longitudinal section view of a support made according to the invention;

la Fig. 2 è una vista in sezione secondo la linea II-II di Fig. 1; Fig. 2 is a section view along the line II-II of Fig. 1;

la Fig. 3 è una vista laterale in sezione del supporto di Fig. 1; Fig. 3 is a sectional side view of the support of Fig. 1;

la Fig. 4 mostra in sezione una variante costruttiva dell'avvolgimento secondario; Fig. 4 shows in section a constructive variant of the secondary winding;

la Fig. 5 è una vista in sezione longitudinale di una variante realizzativa del supporto secondo il trovato; la Fig. 6 è una vieta laterale e parziale di Fig. 1; Fig. 5 is a longitudinal section view of a variant embodiment of the support according to the invention; Fig. 6 is a lateral and partial view of Fig. 1;

la Fig. 7 è una sezione secondo la linea VII-VII di Fig. 5; la Fig. 8 è una vista in sezione longitudinale di una ulteriore variante realizzativa del supporto secondo il trovato; Fig. 7 is a section along the line VII-VII of Fig. 5; Fig. 8 is a longitudinal section view of a further variant embodiment of the support according to the invention;

la Fig. 9 è una vista in sezione secondo la linea IX-IX di Fig. 8; e Fig. 9 is a sectional view along the line IX-IX of Fig. 8; And

la Fig. 10 mostra in sezione una variante costruttiva dei mezzi di azionamento dei contatti movibili. Fig. 10 shows in section a constructive variant of the means for actuating the movable contacts.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, un complesso polo interruttore - TA secondo il trovato può essere considerato come suddiviso in tre parti, rispettivamente una camera di interruzione 30, illustrata solo parzialmente nelle figure, una zona 31 che ospita un trasformatore di corrente TA, e un carter 32 che ospita mezzi per l'azionamento dei contatti mobili della camera e morsetti secondari. With reference to Figures 1, 2 and 3, a circuit-breaker pole assembly - TA according to the invention can be considered as divided into three parts, respectively an interruption chamber 30, shown only partially in the figures, an area 31 which houses a current transformer TA, and a casing 32 which houses means for operating the moving contacts of the chamber and secondary terminals.

La camera di interruzione comprende, in modo noto, due contatti mobili, di cui quello inferiore 34 parzialmente mostrato nelle figure. Essendo sostanzialmente analoghi ai dispositivi esistenti, la camera 30 e i contatti mobili non verranno ulteriormente descritti. The interruption chamber comprises, in a known way, two movable contacts, of which the lower one 34 is partially shown in the figures. Being substantially similar to the existing devices, the chamber 30 and the moving contacts will not be further described.

Il carter 32 ospita una manovella 8 per l'azionamento dei contatti mobili mediante un'asta 8a che attraversa l'isolatore passante 33. In alternativa, come illustrato nella vista parziale di Fig. 10, l'azionamento può essere effettuato tramite un martinetto idraulico 35 dotato di un pistone 17. The casing 32 houses a crank 8 for operating the movable contacts by means of a rod 8a which passes through the through insulator 33. Alternatively, as shown in the partial view of Fig. 10, the operation can be carried out by means of a hydraulic jack 35 equipped with a piston 17.

Nelle figure da 1 a 3, l'interruttore 30 è mostrato nella posizione aperta e la rotazione della manovella 8, o lo spostamento verso l'alto del pistone 17, provoca la chiusura dei contatti mobili tramite l'asta 4, 5. L'apertura avviene con manovra inversa. In Figures 1 to 3, the switch 30 is shown in the open position and the rotation of the handle 8, or the upward movement of the piston 17, causes the closing of the movable contacts by means of the rod 4, 5. The opening takes place with reverse operation.

Tra la camera di interruzione e il carter 32 è disposto un trasformatore di misura 31 (un TA nel caso illustrato) realizzato secondo il trovato. A measuring transformer 31 (a CT in the illustrated case) made according to the invention is arranged between the interruption chamber and the casing 32.

La parte elettromagnetica del trasformatore TA è costituita da uno o più nuclei, e contenuta all'interno di una schermatura toroidale 1. The electromagnetic part of the transformer TA consists of one or more cores, and contained within a toroidal shield 1.

Nelle Figure 1 e 2 è previsto un singolo TA, e la posizione di un secondo possibile trasformatore di struttura analoga è indicata a tratteggio nelle Figg. 1 e 2. In Figures 1 and 2 a single CT is provided, and the position of a second possible transformer with a similar structure is indicated in broken lines in Figs. 1 and 2.

Gli avvolgimenti secondari 2 del nucleo sono convogliati a massa attarverso un tubo metallico 3, ad alta rigidità, che attraversa assialmente l'isolatore 33 ed ospita al suo interno l'asta 4 e i conduttori degli avvolgimenti i cui terminali sono collegati attraverso passanti isolati 6 (a tenuta del gas isolante SF6) nella scatola 7 dei morsetti secondari. Il nucleo 1 è inoltre disposto tangenzialmente al tubo 3. The secondary windings 2 of the core are conveyed to ground through a metal tube 3, with high rigidity, which axially crosses the insulator 33 and houses inside the rod 4 and the conductors of the windings whose terminals are connected through insulated bushings 6 ( gas-tight SF6) in secondary terminal box 7. The core 1 is also arranged tangentially to the tube 3.

Oltre che dal carter 7, il tubo metallico 3 è supportato da un tubo isolante fisso 19 guidato superiormente dalla flangia 18. In addition to the casing 7, the metal tube 3 is supported by a fixed insulating tube 19 guided at the top by the flange 18.

L'avvolgimento primario è costituito da un tubo conduttore 9, disposto orizzontalmente, da sbarre 10 e da aste conduttrici 11 che sono alloggiate all'interno del tubo 9, e da sbarre 10 collegate alle estremità del tubo 9. Il tubo 9 realizza la segregazione fra la zona interna al trasformatore che contiene il gas SF6 e quella interna al tubo che è invece a pressione atmosferica. The primary winding is constituted by a conducting tube 9, arranged horizontally, by bars 10 and by conducting rods 11 which are housed inside the tube 9, and by bars 10 connected to the ends of the tube 9. The tube 9 carries out the segregation between the area inside the transformer which contains the SF6 gas and the area inside the tube which is instead at atmospheric pressure.

L'avvolgimento primario è collegato elettricamente alla carcassa, e quindi al polo interruttore, tramite un dispositivo di commutazione 12, e al codolo esterno 13 (si veda la Fig. 5) tramite un dispositivo di commutazione isolato 14. The primary winding is electrically connected to the casing, and therefore to the switch pole, by means of a switching device 12, and to the external tang 13 (see Fig. 5) by means of an isolated switching device 14.

Pertanto, agendo su tali dispositivi 12 e 14, è possibile collegare le spire dell'avvolgimento secondario secondo varie configurazioni, realizzando così al primario il cambio del rapporto di trasformazione del TA. Therefore, by acting on these devices 12 and 14, it is possible to connect the turns of the secondary winding according to various configurations, thus realizing the change of the transformation ratio of the CT in the primary.

Se necessario o richiesto, è possibile effettuare ulteriori modifiche del rapporto di trasfromazione al secondario, in questo caso operando sui collegamenti nella scatola 7 dei morsetti. If necessary or requested, it is possible to make further modifications of the transformation ratio to the secondary, in this case by operating on the connections in the terminal box 7.

Secondo il trovato viene inoltre proposto un sistema di ripartizione di tensione sia all'interno che all'esterno del TA. Più precisamente, è previsto uno schermo anulare 15 per la ripartizione di tensione lungo l'asta isolante 5 e il tubo isolante 4, ed uno schermo tubolare 16 per la ripartizione di tensione lungo l'isolatore 33. According to the invention, a voltage distribution system is also proposed both inside and outside the CT. More precisely, an annular shield 15 is provided for dividing the voltage along the insulating rod 5 and the insulating tube 4, and a tubular shield 16 for dividing the voltage along the insulator 33.

La Fig. 4 mostra in sezione un nucleo 2 comprendente una cosiddetta bobina di Rogowsky 2A, munita di un sensore capacitivo 36 per il rilevamento contemporaneo della corrente e della tensione. Fig. 4 shows in section a core 2 comprising a so-called Rogowsky coil 2A, equipped with a capacitive sensor 36 for the simultaneous detection of current and voltage.

Nelle Figg. 5-7 è mostrata una variante del trovato, in cui sono stati usati gli stessi riferimenti usati nelle Figg. In Figs. 5-7 shows a variant of the invention, in which the same references used in Figs.

1-3, per indicare parti uguali o corrispondenti. 1-3, to indicate equal or corresponding parts.

La principale differenza rispetto alla forma realizzativa delle Figg. 1-3 consiste nella disposizione del nucleo tangente in un piano orizzontale, e quindi con il tubo assiale 9 disposto verticalmente. A tratteggio viene indicata la posizione di un (possibile) secondo nucleo B2. E' naturalmente possibile prevedere anche una disposizione del nucleo tangenziale inclinata rispetto ad un piano orizzontale . The main difference with respect to the embodiment of Figs. 1-3 consists in the arrangement of the tangent core in a horizontal plane, and therefore with the axial tube 9 arranged vertically. The position of a (possible) second core B2 is shown in broken lines. It is of course also possible to provide an arrangement of the tangential core inclined with respect to a horizontal plane.

Una ulteriore variante realizzativa, illustrata nelle Figg. A further embodiment variant, illustrated in Figs.

8 e 9 con riferimenti numerici uguali ai precedenti per le parti simili, prevede l'abbinamento ad un trasformatore di corrente (del tipo illustrato nelle Figg. 1-3 o 5-7) di un trasformatore di tensione induttivo TV isolato in SF6, indicato con B3 nelle Figure 8 e 9. La parte attiva a massa del trasformatore B3 è fissata meccanicamente al tubo di sostegno di posizione 3. 8 and 9 with numerical references the same as the previous ones for similar parts, provides for the combination with a current transformer (of the type illustrated in Figs. 1-3 or 5-7) of an inductive voltage transformer VT insulated in SF6, indicated with B3 in Figures 8 and 9. The active part to earth of the transformer B3 is mechanically fixed to the support tube of position 3.

La parte elettromagnetica del TV è costituita da un nucleo 20 su cui sono avvolti uno o più avvolgimenti secondari 21, convogliati a massa attraverso il tubo metallico 3 e collegati alla scatola dei morsetti secondari 7 tramite passanti isolati 6 a tenuta di SF6. The electromagnetic part of the VT consists of a core 20 on which one or more secondary windings 21 are wound, conveyed to ground through the metal tube 3 and connected to the secondary terminal box 7 by means of SF6-tight insulated bushings 6.

L'avvolgimento primario 23 è completamente schermato e collegato alla parte in tensione tramite la molla 24. The primary winding 23 is completely shielded and connected to the part under tension by means of the spring 24.

Lo schermo 22 consente una migliore ripartizione della tensione tra primario e secondario. The shield 22 allows a better distribution of the voltage between the primary and secondary.

Claims

Claims 1. Pole for high voltage circuit breaker insulated in SF6, comprising an interruption chamber (30) which houses the moving contacts and operating means (8, 8A; 35, 17) for opening and closing the contacts, characterized in that it incorporates an SF6 insulated current transformer, inserted in the pole support insulator (33) and arranged between a chamber (30) and drive means, which the transformer comprises: - at least one magnetic core supported by a highly rigid metal tube (3) connected to ground, and arranged tangentially with respect to the tube (3), that the magnetic core is inserted in a toroidal shield (1) which houses the windings inside it secondary (2); - a primary winding consisting of a conducting tube (9) arranged axially inside the toroidal core (1) and conducting rods (11) housed inside the tube (9), and by bars (10) connected at the end of the tube (9).

2. Pole for switch, according to claim 1, characterized in that the conducting tube (9) creates the segregation between the internal zone of the transformer containing the insulating gas SF6 and the internal one of the tube (9) which is at atmospheric pressure.

3. Switch pole, according to claim 1 or 2, characterized in that the primary winding is electrically connected to the casing and to the switch pole, by means of a first switching device (12), and to the external tang (13) by means of a second switching device (14), to vary the transformation ratio to the primary.

4. Switch pole, according to claims 1 to 3, characterized in that it provides an annular shield (15) for dividing the voltage along the insulating rod (5) and the insulating tube (4).

5. Switch pole, according to claims 1 to 3, characterized in that it provides a tubular shield (16) for dividing the voltage along the insulator (33).

6. Switch pole, according to claims 1 to 5, characterized in that said tangential core is arranged in a horizontal plane.

7. Switch pole, according to claims 1 to 5, characterized in that the tangential core is arranged in a vertical plane.

8. Switch pole, according to claims 1 to 7, characterized in that it provides two measuring transformers in a coupled arrangement.

9. Switch pole, according to claim 8, characterized in that both transformers are current transformers (CTs).

10. Switch pole, according to claim 8, characterized in that both transformers are voltage transformers (TV).

11. Switch pole, according to claim 8, characterized in that one of the transformers is a current transformer (TA) and the other is an inductive voltage transformer (TV).

12. Switch pole, according to claims 1 to 5, characterized in that the core (2) incorporates a Rogowsky coil (2A) equipped with a capacitive sensor for the simultaneous detection of current and electrical voltage.