NO321080B1

NO321080B1 - Bryter for høy spenning og/eller strøm

Info

Publication number: NO321080B1
Application number: NO20044811A
Authority: NO
Inventors: Bjorn Eriksson; Viggo Landaas
Original assignee: Bennex As
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-03-13
Also published as: US20060131143A1; GB2420018A; NO20044811A; GB2420018B; GB0521065D0; NO20044811D0; US7247804B2

Abstract

Elektrisk bryter beregnet for høy spenning og/eller strøm, og omgitt av et hus (2) som er oppdelt i en første del (2) som danner et første rom for å oppta minst én bryter-anordning (3) og en tilhørende aktuator-anordning (4), og en andre del (2") som danner et andre rom for tilkopling av minst én fase. Husets (2) første del (2) er i det minste trykktett innkapslet og fylt med olje under et trykk.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelse angår en bryter, som angitt i henhold til krav 1, og som er egnet for høy spenning og/eller strøm, særlig i trefase-systemer eller -linjer.

Med bryter menes i denne forbindelse også bryter-anordninger med vender-funksjon ("svitsj"). Det kan dreie seg såvel om effektbrytere som skillebrytere og lignende.

Teknisk bakgrunn

I forbindelse med oljeinstallasjoner på havbunnen har det i de senere år vært en utvikling der oljeselskaper etter-spør skillebrytere og effektbrytere for høyspenning og/eller strøm, som kan installeres og virke under vann.

Man kjenner til at det er utviklet og levert en type mellomspenningsskillebryter for undervannsbruk. Denne kan imidlertid kun bryte og slutte den elektriske kretsen i spenningsløs tilstand.

Det finnes ingen rene høyspenningseffektbrytere for bruk under vann fra overflaten og ned til så store dybder som for eksempel 3000-4000 m, eller enda dypere.

Oppsummering av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse er angitt i det selv-stendige krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Flere detaljer vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelse med henvisning til de ved-føyde tegninger.

Fordelene med bryteren ifølge oppfinnelsen er at det høye oljetrykket i bryter-anordningen vil sørge for forbedrete svitsjeegenskaper, så som for eksempel lysbue-slukking.

Høyt trykk fås ved trykkutjevning på dypere vann eller trykksetting på grunt vann.

Ved bryting av strøm fås en momentan trykkstigning.

Kort oversikt over tegningene

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser i perspektiv et eksempel på en trefase-bryter

ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et snitt av trefase-bryteren på fig. 1, og Fig. 3 viser et annet eksempel på en trefase-bryter ifølge oppfinnelsen, der de tre bryter-anordninger er parallellkoplet i ett felles kontaktkammer.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Fig. 1 viser i perspektiv et eksempel på en trefase-bryter 1 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Imidlertid skal denne bryteren 1 ikke være begrenset til kun trefase-systemer eller -linjer. Den elektriske bryteren 1 er egnet for høy spenning og/eller strøm, og omfatter et hus 2. Bryterens 1 hus 2 er trykktett innkapslet og fylt med et fluid, fortrinnsvis olje, under et høyt trykk, særlig et trykk på fortrinnsvis minst 2-3 bar. Bryteren 1 ifølge oppfinnelsen kan brukes under vann, særlig i dypt vann. Ved bruk i dypt vann skal trykket i hele huset 2 være omtrent lik trykket i omgivelsene. For eksempel ved 3000 m dybde skal trykket i huset 2 være omtrent 300 bar. Ved bruk i grunt vann skal trykket i huset 2 være noe høyere enn trykket i omgivelsene, fortrinnsvis minst 10 bar. Bryteren 1 ifølge oppfinnelsen omfatter minst én gjennomføring 22 som tillater tilkopling av minst én fase 10 til bryteren 1. Fasen 10 kan fremføres i et rør 21. Videre kan bryteren 1 omfatte minst ett annet rør 23 for kommunikasjon med en drivmekanisme 14, og det kan være anordnet en katodisk beskyttelse 24. På toppsiden av bryteren 1 kan også være anordnet et løfteøye 25. Eventuelt kan bryteren være markert med en markeringsplate og/eller en indikator 26 for at et ROV-fartøy ("remotely operated vehicle") vil kunne finne fram bryteren 1 ved bruk under vann. Bryteren 1 har også midler for festing til et eller annet anlegg.

Bryteren 1 ifølge oppfinnelsen kan også brukes på land. I dette tilfellet skal trykket i den del 2' (fig. 2) av huset 2, hvor svitsjingen skjer, være på fortrinnsvis minst 10 bar. I det minste den del 2' av huset 2, hvor svitsjingen skjer, skal være trykktett innkapslet og fylt med olje under høyt trykk. Ved bruk på land kan husets 2 tilkoplingsdel 2" (fig. 2) være trykktett innkapslet og fylt med olje under et trykk på fortrinnsvis minst 2 bar. Bryteren 1 ifølge oppfinnelsen kan anvendes som en vender eller svitsj, der svitsjeprosessen ikke skjer under spenning, for eksempel for å svitsje spen-ningen mellom to strømforbrukere, så som for eksempel pumpe-motorer og/eller røroppvarmingssystemer, eller som en effekt-eller strømbryter, der svitsjeprosessen skjer under spenning. Andre mulige anvendelser av bryteren eller svitsjen 1 ifølge oppfinnelsen skal ikke være utelukket.

På fig. 2 er det vist at huset 2 kan omfatte en første del 2' som danner et første rom for å oppta minst én bryter-anordning 3 og minst én aktuator-anordning 4, og en andre del 2" som danner et andre rom for tilkopling av minst én fase 10, hvor det er i det minste husets 2 første del 2' som er trykktett innkapslet og fylt med et fluid, fortrinnsvis olje, under et høyt trykk på fortrinnsvis minst 10 bar. Husets 2 andre del 2" kan også være innkapslet og fylt med et fluid, fortrinnsvis olje, under et trykk på fortrinnsvis minst 2-3 bar. Oljen i husets 2 svitsje-del 2' kan for eksempel være en bryterolje, og oljen i husets 2 tilkoplingsdel 2" kan for eksempel være en silikonolje. Dette fordi husets 2 to deler har forskjellige funksjoner, og oljens egenskaper (som for eksempel viskositet, lysbueslukkings- og isolasjons-egenskaper) i disse to deler må være egnet for de respektive funksjoner. Videre omfatter den første del 2' minst én første kompensator 5 for regulering av oljevolumet i husets 2 første del 2', og den andre del 2" kan omfatte minst én andre kompensator 6 for regulering av oljevolumet i husets 2 andre del 2". Veggen 12 som skiller husets 2 første 2' og andre 2" del, kan omfatte et middel, som for eksempel en passasje, 13 til fluidkommunikasjon mellom kompensatoren i det første rommet og det andre rommet i huset 2. Veggen i husets 2 andre del 2" kan omfatte et annet middel, som for eksempel en annen passasje (ikke vist) til fluidkommunikasjon mellom kompensatoren i det andre rommet og omgivelsene, dvs. sjøen ved undervannsbruk.

Den viste bryter-anordning 3 omfatter et kontaktkammer 7 med tre stasjonære, elektrisk ledende kontaktelementer 81, 82, 83 for en fase 10 og et stempel 9 inne i dette kontaktkammer 7. Stempelet 9, som er av isolasjonsmateriale, er i sin ene ende 9A forbundet med aktuator-anordningen 4 og omfatter et bevegelig, elektrisk ledende kontaktelement 11 for fasen 10, som i en første stabil stilling eller posisjon av stempelet 9 danner kontakt mellom et første 81 og et midtre 82 av de tre kontaktelementer 81, 82, 83, og som i en andre stabil stilling eller posisjon av stempelet 9 danner kontakt mellom det midtre 82 og et andre 83 av de tre kontaktelementer 81, 82, 83.

Aktuator-anordningen 4 omfatter videre en drivmekanisme 14 i kombinasjon med en fjær-mekanisme 15 for rask bevegelse av stempelet 9 i den minst ene bryter-anordning 3 fra den stabile første stilling eller posisjon til den stabile andre stilling eller posisjon, og omvendt. Fjær-mekanismen 15, eventuelt i kombinasjon med en holde- og utløseinnretning 16, sørger for at det er kun to stabile stillinger av stempelet 9, 9', nemlig en første og en andre. Ved feil i drivmekanismen 14 skal bryteren 1 forbli i en av sine to stabile stillinger og skal aldri stoppe i en midtre ustabil stilling. Holde- og utløseinnretningen 16 holder stempelet 9 tilbake og sørger for at det innen innretningen akkumuleres nok fjærkraft til å utføre stempelbevegelsen, samt løser ut stempelet 9 og lar det utføre sin raske svitsjebevegelse som fører bryterens 1 kontaktelementer 11, 81, 82, 83 fra den første stabile stilling til den andre stabile stilling og omvendt. Holde- og utløseinnretningen 16 kan tilveiebringes ved bruk av permanentmagneter eller elektromagneter. Holde-og utløsefunksjonen 16 kan også oppnås ved å benytte en i prinsippet kjent mekanisk holde- og utløseinnretning. Drivkraften for drivmekanismen 14 frembringes ved hjelp av minst én av følgende: hydraulisk, elektrisk, pneumatisk, mekanisk, manuell og annen passende drivkraft. Kraften i fjær-mekanismen 15 oppnås ved en hvilken som helst passende akkumulerbar kraftkilde, så som for eksempel spiralfjær eller gassfjær.

De tre stasjonære, elektrisk ledende kontaktelementer 81, 82, 83 kan være ringformete og anbrakt på innsiden av kontaktkammeret 7 som også kan være ringformet, og det bevegelige, elektrisk ledende kontaktelement 11 kan være hovedsakelig hylseformet og festet fast rundt stempelet 9 omtrent i dets midtre område (fig. 2).

I en første utførelsesform omfatter bryteren 1 ifølge oppfinnelsen, tre bryter-anordninger 3 for bruk i trefase-systemer eller -linjer. I dette tilfellet er de tre stemplene 9 forbundet med den minst ene aktuator-anordning 4 i sine ene ender 9A.

I en annen utførelsesform som er vist på fig. 3, kan bryteren 1 ifølge oppfinnelsen, omfatte tre parallellkoplede bryter-anordninger for bruk i trefase-systemer eller -linjer. I dette tilfellet er de tre bryter-anordninger slik anordnet at de danner en felles bryter-mekanisme 3' med ett felles kontaktkammer 7' med tre stasjonære, elektrisk ledende kontaktelementer 81', 82', 83' for hver 10' av de tre fasene og ett felles stempel 9' inne i det felles kontaktkammer 7', omfattende et bevegelig, elektrisk ledende kontaktelement 11' for hver 10' av de tre fasene.

En tilleggsfordel ved bryteren 1 ifølge oppfinnelsen er at ved undervannsbruk sørger husets 2 to deler for dannelse av en dobbeltbarriere mellom kontaktkammeret og sjøvannet.

Claims

1. Elektrisk bryter beregnet for høy spenning og/eller strøm, og omgitt av et hus (2), karakterisert ved at huset (2) er oppdelt i en første del (2') som danner et første rom for å oppta minst én bryter-anordning (3) og en tilhørende aktuator-anordning (4), og en andre del (2") som danner et andre rom for tilkopling av minst én fase, og at i det minste husets (2) første del (2') er trykktett innkapslet og fylt med olje under et trykk på minst 10 bar.

2. Bryter ifølge krav 1, der husets (2) andre del (2") er trykktett innkapslet og fylt med olje under et trykk på minst 2 bar.

3. Bryter ifølge krav 1 eller 2, der trykket i husets (2) første del (2') er hovedsakelig lik trykket i husets (2) andre del (2").

4. Bryter ifølge krav 1 eller 2, der trykket i husets (2) første del (2') er større enn trykket i husets (2) andre del (2") .

5. Bryter ifølge et av kravene 1-4, der den første del (2') omfatter minst én første kompensator (5) for regulering av oljevolumet i husets (2) første del (2'), og/eller den andre del (2") omfatter minst én andre kompensator (6) for regulering av oljevolumet i husets (2) andre del (2").

6. Bryter ifølge et av kravene 1-5, der den minst ene bryter-anordning (3) omfatter et kontaktkammer (7) med tre stasjonære, elektrisk ledende kontaktelementer (81, 82, 83) for den minst ene fase (10) og et stempel (9) i kontaktkammeret (7), idet stempelet (9), som er av isolasjonsmateriale, i sin ene ende (9A) er forbundet med den minst ene aktuator-anordning (4) og omfatter et bevegelig, elektrisk ledende kontaktelement (11) for den minst ene fase (10), som i en stabil første stilling av stempelet (9) danner kontakt mellom et første (81) og et midtre (82) av de tre kontaktelementer (81, 82, 83), og som i en stabil andre stilling av stempelet (9) danner kontakt mellom det midtre (82) og et andre (83) av de tre kontaktelementer (81, 82, 83).

7. Bryter.ifølge et av kravene 1-6, der den minst ene aktuator-anordning (4) omfatter en drivmekanisme (14) og en fjær-mekanisme (15) for rask bevegelse av et stempel (9) i den minst ene bryter-anordning (3) fra en stabil første stilling til en stabil andre stilling, og omvendt, hvor drivkraften for drivmekanismen (14) frembringes ved hjelp av minst én av følgende: hydraulisk, elektrisk, pneumatisk, mekanisk, manuell og annen passende drivkraft, og hvor kraften i fjær-mekanismen (15) oppnås ved en hvilken som helst passende akkumulerbar kraftkilde.

8. Bryter ifølge krav 6 eller 7, der de tre stasjonære, elektrisk ledende kontaktelementer (81, 82, 83) er ringformete og er anbrakt på innsiden av kontaktkammeret (7) som også er ringformet, og det bevegelige, elektrisk ledende kontaktelement (11) er hovedsakelig hylseformet og festet fast rundt stempelet (9) omtrent i dets midtre område.

9. Bryter i følge et av kravene 6-8, der en holde- og utløseinnretning (16) som holder stempelet (9) tilbake og sørger for at det innen innretningen akkumuleres nok fjærkraft til å utføre stempelbevegelsen, og som løser ut stempelet (9) og lar det utføre sin raske svitsjebevegelse som fører bryterens (1) kontaktelementer (11, 81, 82, 83) fra den første stabile stilling til den andre stabile stilling og omvendt, tilveiebringes ved bruk av permanentmagneter og/eller elektromagneter og/eller annen mekanisk holde- og utløsemekanisme.

10. ■ Bryter ifølge et av kravene 1-9, der en vegg (12) som skiller husets (2) første (2') og andre (2") del, omfatter et middel (13) til fluidkommunikasjon mellom det første og det andre rommet i huset (2) og/eller minst én første kompensator (5) og minst én andre kompensator (6).

11. Bryter ifølge krav 10, der veggen i husets (2) andre del (2") omfatter et annet middel til fluidkommunikasjon mellom kompensatoren i det andre rommet og omgivelsene.

12. Bryter ifølge et av kravene 1-11, omfattende tre bryter-anordninger (3) for bruk i trefase-systemer, hvor stemplenes ene ender i fellesskaper er forbundet med den minst ene aktuator-anordning (4).

13. Bryter ifølge et av kravene 1-11, omfattende tre bryter-anordninger for bruk i trefase-systemer, hvor de tre bryter-anordninger er parallellkoplet og slik anordnet at de danner en felles bryter-mekanisme (3') med ett felles kontaktkammer (7') med tre stasjonære, elektrisk ledende kontaktelementer (81', 82', 83') for hver (10') av de tre fasene og ett felles stempel (9') i det felles kontaktkammer (7'), som omfatter et bevegelig, elektrisk ledende kontaktelement (11') for hver (10') av de tre fasene.

14. Bryter ifølge et av kravene 1-13, der husets (2) bryter-del (2') er fylt med en bryterolje, og husets (2) tilkoplingsdel (2") er fylt med en annen type olje som for eksempel silikonolje.

15. Bryter beregnet for undervannsbruk ifølge et av kravene 1-14, der trykket i huset (2) er i det minste lik vanntrykket i omgivelsene.