NO753791L - - Google Patents

Abstract

Flerfaset gasskompresjonsbryteranlegg.

Description

Oppfinnelsen angår et flerfaset gasskompresjonsbryteranlegg.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe komponentene i et slikt anlegg, for å muliggjøre lett adgang for vedlikehold.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen med en hovedsakelig rektangulær nedre hovedbæreramme, som i hjørnene har opprettstående ben for å bære rammen i en forhåndsbestemt avstand over et grunn-ni-vå, høytrykkreservoar, og lavtrykkreservoartanker anordnet i området mellom grunn-nivået og bærerammen, og et antall opprettstående bryterenheter som strekker seg oppover fra rammen og bæres av denne, hvilke bryterenheter har innbyrdes sideveis avstand fra hverandre.

Fortrinnsvis er anleggets bryterenheter for-

bundet med jordede trykkgassrør som inneholder høyspennings-ledere. Bryterenhetene betjenes ved komprimert gass, som f.eks. svovel-heksafluoridgass (SFg) og en horisontal betjen-ingskonstruksjon betjener samtidig styreventiler hvis stempel forårsaker bryte- og -sluttbevegelsen av kontaktene i de enkelte bryterenheter.

Plaseringeri av høytrykks- og lavtrykksgassreservoar-tankene, et styreskap og gasstilbakeføringsledninger til lav-trykksgassreservoartanken er også anordnet slik at det er lett adgang for service og vedlikehold. Orienteringen av de forskjellige mekaniske komponenter er anordnét slik at de gir et tiltalende utseende. Lavtrykkgassreservoartanken er fortrinnsvis montert på en side av anlegget, sammen med gasskompressoren og styreskapet. Denne plasering skjuler disse komponenter, slik at det oppnås estetisk helhetsinntrykk av kompakthet og lett vedlikehold.

Plaseringen av lavtrykkgassreservoartanken kan endres for å muliggjøre plass for ekstra skap for styring eller andre funksjoner, hvis ønskelig, montert over eller under eller mellom gassreservoartankene. I-bjelker er anvendt for å oppnå maksimal styrke for anlegget i kryssvis eller tverrgående retning. Anvendelsen av I-bjelker tillater øket styrke kryssvis uten tverravstiv-ning, og gir et tiltalende plant utseende eller profil for bryterne sett fra siden. En eneste mekanisk leddkonstruksjon er anvendt for samtidig betjening av de forskjellige styreventiler i de enkelte bryterenheter.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av kravene 2 til 10.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et grunnriss av en gassisolert kraft-fordelingsstasjon, med brytere, transformatorer og forbind-ende gassisolerte, jordede rør under trykk. Fig. 2 viser et koblingsskjerna for fordelingsstasjonen på fig. 1. Fig. ,3 viser et sideriss av et flerfaset gasskompresjonsbryteranlegg ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser et grunnriss av anlegget på fig. 3. Fig. 5 viser et snitt langs linjen V-V på fig. 4. Fig. 6A, 6B og 6C viser tilsammen den mekaniske leddkonstruksjon som strekker seg i anleggets lengderetning, for å betjene de forskjellige styreventiler for høyspennings-betjeningen av de enkelte bryterenheter. Fig. 7 viser et vertikalsnitt gjennom en av de opprettstående bryterenheter på fig. 3, med kontaktene i sluttet tilstand. Fig. 8A og 8B viser i forstørret målestokk bryterenheten på fig. 7, i både brutt og sluttet tilstand.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for en fordelingsstasjon 1 med gassisolerte komponenter, slik som vist på fig. 1 og 2.

Anlegget er utført slik at både den nødvendige plass og den totale lengde av en gassisolert samleskinne 3 blir minst mulig. En krafttransformator 4 er anordnet i et ytre hjørne av stasjonen, slik at den lett kan fjernes. Den gassisolerte samleskinne 3 er forbundet direkte med en trans-formatorgjennomføring 5 og minsker derved arealet og høyden som er nødvendig. Anbringelsen av et kabelhode 7 er flek-sibelt. I det gassisolerte system 1 på fig. 1 og 2, er det valgt å minske lengden av samleskinnen 3. Hvis en lynavleder 9 er anordnet ved hvert kabelhode 7, er det ikke nød-vendig med noen lynavleder på krafttransformatoren 4.

Den gassisolerte fordelingsstasjon 1 på fig. 1 re-duserer i vesentlig grad plassen som er nødvendig ved høy-spenningsanlegg fra 115 til 345 kV. Plassreduksjonen oppnås ved å erstatte åpne samleskinner og luftgjennomføringer som •vanlig anvendes med gassisolert samleskinne 3 fylt med svovel-heksafluoridgass 31, f.eks. ved et trykk på 3,15 kg/cm 2 ved en temperatur på 12°C, og flytte komponentene for det elektriske utstyr så nær hverandre som mulig.

Anvendelsen av gassisolert overføringsutstyr har mange fordeler, nemlig : 1. Vesentlig minskning av plassen som er nødvendig både med hensyn til grunnareal og total høyde. 2. Øket pålitelighet ved å eliminere muligheten for fase-til-fase feil, lynnedslag i systemet eller nedbrytning av omgivelsene. 3. Minsket vedlikehold som følge av det lukkede utstyr som er isolert fra omgivelsene. 4. Øket sikkerhet for personell, fordi alle strømfør-ende deler er skjermet og jordet. 5. Det er valgt modulsystem for å minske installasjons-kostnader, sammenlignet med andre systemer. 6. Anlegget kan overbygges, slik at grunnarealet kan utnyttes flerdobbelt.

Anlegget 1 omfatter et antall samleskinneenheter 3 i den lengde som vanligvis kan fraktes. Lengden er f.eks. 12 m og kan bestå av to lengder av 6 m med et epoksyavstandsstykke (ikke vist) i hver lengde. Endene av samleskinnen 3 kan for-bindes med ytterligere lengder eller en annen bestanddel i anlegget 1. Ekspansjonsforbindelser er anordnet i hver samleskinne 3 av 6 m for å oppta maksimalt 1 cm ekspansjon. Både skjermene 11 og samleskinnene 3 er fylt med f.eks. svovel-heksafluoridgass 31 med et trykk på 3,15 kg/cm 2, som fritt kan bevege seg gjennom hele samleskinnen. Svovelheksafluoridgassen ved et trykk på 3,15 kg/cm 2 gir tilnærmet den største dielektriske gjénnomslagsfasthet som er mulig ned til -40°C, uten å kondensere og eliminerer derved nødvendigheten av ekstra oppvarming. Svovelheksafluoridgass under høyt trykk krever imidlertid oppvarming ved lave omgivelsestemperaturer.

Av fig. 3 fremgår at det anvendes tre bryterenheter 13, 14 og 15, som hver omfatter et bryterhus 17 som tydeligere vist på fig. 4, som omslutter de atskillbare kontakter 19,20 (fig. 7), som er atskillbare til en brutt tilstand hvor det dannes en lysbue (ikke vist) og derved bevirker brytning.

Bryterenhetene 13, 14 og 15 har stor kapasitet, og danner en trefasekombinasjon montert vertikalt på en bæreram-me 25. Det anvendes svovelheksafluoridgass 31 for å slukke lysbuen,for isolasjon og for betjeningen. De tre vertikale bryterenheter 13, 14 og 15 er hvert montert på en bæreplate 44. Disse bærepl.ater 44 er båret av bærerammen 25. På den ene side av bryterenhetén 13 er anordnet en lavtrykk-gassreservoar-tank 27,som inneholder svovelheksafluoridgassen 31. Denne reservoartank 2 7 har dobbelt funksjon. Under normal bryte-operasjon inneholder den svovelheksafluoridgass 31 ved et nominelt trykk på 0,7 kg/cm 2 og har en overtrykksventil som er innstillet på 10,5 kg/cm 2.

Høytrykksreservoartanken 30 (fig. 5) er anbragt under bryterenhetene 13, 14 og 15 og leverer tilstrekkelig høy-trykksgass. Reservoartanken 30 inneholder et varmeelement og oppvarmingen av hver bryterenhet 13, 14 og 15 skjer ved kon-veksjon gjennom to rør 32 og 33 (fig. 4) fra reservoaret 30.

Et kompakt vanntett mekanismehus 35 er anbragt mellom to bryterenheter 13 og 14. Huset 35 inneholder betjenings-mekanismen 41 (fig. 6B) og tilhørende hjelpebrytere som styrer brytning og slutning av anlegget 1. Bryterenhetene 13, 14 eller 15 består hver av et hus 23 inne i en jordet tank 17 og en høyspennings betjeningsinnretning 34 på toppen, som vist på fig. 7. Huset 23 befinner seg i svovelheksafluoridgass i et område "A" ved et nominelt trykk på 17,15 kg/cm 2.

Huset 23 inneholder kontakter 19 og 20 som er om-gitt av høytrykksgass (området "A") for å gi minst mulig lysbuetid. Ved brytningen beveger betjeningsinnretningen 34 den bevegelige kontakt 19 oppover. Når kontaktbevegelsen begynner, brytes gassforseglingen i punktet "X" (fig. 8A) slik at høytrykksgassen "A" som omgir kontaktene 19,20 begynner å strømme gjennom den hule kontaktenhet. Kontaktens overlapping muliggjør at den bevegelige kontakt 19 får den ønskede hastighet og gasstrøm før kontakten brytes. Når kontakten brytes trekkes en lysbue (ikke vist) mellom de stasjonære kontaktfingre 20 og den bevegelige kontaktende 19. Gasstrømmen overfører hurtig lysbuen til en lang lysbue som kjøles og deioniseres av strømmen av høytrykksgass 31.

Nær slutten av den bevegelige kontaktbevegelse, betjenes blåseventilene 37, 38 slik at den lukkes og stenger gasstrømmen omgir de atskilte kontakter 19, 20 (fig. 8B)

i en atmosfære av høytrykksgass "A". Den samlede brytetid fra energisering av betjeningsspolen til lysbueavbrytelsen,

er to perioder eller mindre.

Anlegget anvender høytrykksgass med et trykk på

16,8 kg/cm 2 primært for isolasjon til jord, isolasjon mellom de avbrutte kontakter 19, 20, trykkdifferansen for gasstrøm-men til 0,7 kg/cm 2 under lysbueavbrytelsen, og som energi for betjeningen av bryteren. Gassen anvendes ved et midlere trykk på 3,15 kg/cm 2 for stor dielektrisk gjennomslagsfasthet i området "B" (fig. 7) umiddelbart på innsiden av den jordede tank 17. Det er ingen gasssirkulasjon mellom isolasjonen "B" og de to andre trykkområder "A" og "C".

Når bryteren betjenes bringes gass fra høytrykkssiden "A" til lavtrykkssiden "C" og øker trykket på lavtrykkssiden

2 "C". Lavtrykksstyrebryteren betjenes med 0,77 kg/cm og slut-ter kretsen for startspolen for slutning av bryteren som ener-giserer kompressormotoren og pumper gass fra lavtrykkssiden "C" til høytrykkssiden "A". Etter at normalt lavt trykk er nådd, 0,7 kg/cm 2, vil lavtrykksstyrebryteren brytes for av-energisering av startbryteren og stoppe kompressoren.

Som nevnt blir under brytningen den bevegelige kontakt 19 i hver bryterenhet 13, 14 og 15 beveget oppover, bort fra den nedre stasjonære kontakt 20, som vist på fig. 7, slik at det dannes en lysbue mellom dem og bevirker brytning.

Fortrinnsvis anvendes en godt isolerende gass 31 som f.eks. svovelheksafluorid ( SFo r) i hele anlegget, i isola-sjonsbryteren 99 (fig. 3) og også i bryterenhetene 13, 14 og 15.

For å oppnå en strøm av høytrykksgass "A" oppover,

inn i de tre bryterenheter 13, 14 og 15, er et høytemperaturrør 32 anordnet i hver bryterenhet 13, 14 og 15, og dette er avsluttet i den øvre del 47 i høytrykksreservoartanken 30 som tydelig vist på fig. 5.

Bryterenhetene 13, 14 og 15 er hver forsynt med et kontaktsett 19, 20 som vist på fig. 7 og 8. Den bevegelige kontakt 19 beveges oppover i vertikal retning ved hjelp av et betjeningsstempel (ikke vist) som danner en del av høyspen-nings betjeningsinnretningen 34, som forøvrig ikke danner noen del av foreliggende oppfinnelse, og inneholder detaljer som beskrevet i U.S.A^ patent nr. 3.639.713.

Fig. 8A og 8B viser kontaktene 19, 20 både i sluttet

og brutt tilstand.

Høyspennings betjeningsinnretningen 34 er anordnet ved den øvre ende av hver av bryterhusene 23. Den ytre jordede tank 17 er fortrinnsvis fremstilt av aluminium. Tanken 17 er jordet og inneholder for isolasjonsformål en godt isolerende gass 31, som f.eks. svovelheksafluorid ved et trykk på f.eks. 3,15 kg/cm<2>i området "B".

Trykket i det indre "A" av det isolerende hus 49 er meget høyere, f.eks. 16,8 kg/cm 2. Av fig. 8B fremgår at under brytningen strømmer gass innover mellom de atskilte kon-

takter 19 og 20, og ut i et ekspansjonsområde 51, 52 gjennom sekundære blåseventiler 37 og 38 til lavtrykksområdet "C" som kommuniserer med et rør 54 (fig. 7) til lavtrykksreservoartanken 2 7 på fig. 3 og 5. En egnet kompressor er anordnet i skapet 56 (fig. 4) for å bevirke kompresjon av lavtrykkgassen og lagre denne på et høyere trykk i høytrykksreservoartanken 30, som vist tydeligere på fig. 3 og 5.

For å oppnå samtidig betjening av styreventilleddet

58 (fig. 7) i de enkelte bryterenheter er det anordnet en i lengderetningen forløpende hovedsakelig horisontal stangleddkonstruksjon 60 (fig. 6A) som betjenes av en hovedsakelig sentralt styrt styreinnretning 41 på jordpotensial. Stang-leddkonstruksjonen 60 er lagret i tre bæredeler 61, 62 og 63 og styres ved vippearmer 68, 69 og 70 (fig. 6A,B,C) i en

vertikal resiproserende bevegelse av ventilstyrestangen 50, en for hver av de tre bryterenheter 23. Ventilstangen 50 strekker seg oppover inn i høyspenningsbetjeningsinnret-ningen 34 som er anordnet ved den øvre ende av hver bryterenhet 23, slik som vist tydeligere på fig. 7.

Høyspenningsbetjeningsinnretningen 34 omfatter et stempel (ikke vist) som bevirker vertikal åpnings- og slut-ningsbevegelse av et åk 65 på fig. 7. Dette åk er direkte forbundet med den bevegelige kontakten 19 ved hjelp av et betjeningsorgan 64 (fig. 8A). Sekundære blåseventiler 37,38 arbeider på den måte som er beskrevet i U.S. patentskrift nr. 3.665.133.

Det skal under henvisning til fig. 3 og 5 bemerkes

at den i lengderetningen forløpende ventilstang-leddkonstruksjon 60 er lett tilgjengelig og at tverrgående bærebjelker 73 og 74 er forbundet med langsgående I-bærebjelker 78 og 79.

Høytrykks- og lavtrykksreservoartanker 2 7 og 30 strekker seg i lengderetningen under den hovedsakelig rektangulære bære-ramme 25 av I-bjelker, og bryterenhetene 13-15 er anbragt på bæreplater 44, som strekker seg over de langsetter forløp-ende I-bærebjelker 78 og 79. Fig. 5 viser dette tydelig. Opprettstående ben 81 av I-bjelker bærer rammen 25 (fig. 3) og skråstøtter 85 avstøtter det hele.

Forbindelsene ved den øvre og nedre ende av bryterhusene 23 skjer.ved hjelp av gassisolerende rør eller samleskinne 3, bestående av en ytre jordet skjerm eller rør 11, som koaksialt omgir en høyspenningsleder. En egnet gass som f.eks. svovelheksafluorid 31 anvendes ved et trykk på

3,15 kg/cm o i området "B". Egnede isolerte kontakter 39 er anordnet for elektriske forbindelser, slik det tydelig fremgår av fig. 7.

Av det foregående er det klart at foreliggende oppfinnelse angår en fullstendig monteringsanordning for flere

komponenter i et flerfaset gasskompresjons bryteranlegg 1.

Av figurene fremgår det at anordningen av de forskjellige komponenter er slik at deres funksjoner sikres og avstemmes til et harmonisk estetisk hele. Særlig er komponentene anordnet slik at styreskapet 56, lavtrykksgassreservoar-

tanken 27 ligger på samme side av anlegget 1. Plaseringen av reservoartanken 27 er slik at den tillater plass for et ytterligere skap, hvis ønskelig.

Anordningen av benene 81 og plaseringen av gassretur-rørene 92, 9 3 og 9 4 til lavtrykksreservoartanken 27, er slik at virkningen er best mulig og det tillates lett adgang for. service. Plaseringen av de mekaniske komponenter og den hydrauliske ventilstang-leddkonstruksjon 60 er slik at alle komponenter forenes hensiktsmessig og godt utseendemessig.

Det skal bemerkes at fig. 5 viser lavtrykkgassreservoartanken 27 montert på samme side av anlegget 1 langs gasskompressoren og styreskapet 56. Denne plasering bevirker at det hele får et estetisk godt og kompakt utseende.

Som det fremgår av fig. 4, kan plaseringen av lavtrykk-reservoartanken 27 endres for å muliggjøre et ekstra skap for styring, eller annen funksjon, montert over eller under eller mellom reservoarene 27. Fig. 5 viser anordningen og monter-ingen av et ekstra styreskap 54 mellom to reservoarer. Som vist på fig. 5, kan benene 81 være anordnet kryssvis for maksimal påkjenning, eller i tverretningen.

Plaseringen av benene 81 gir øket kryssvis styrke, uten avstivning og gir et godt utseende, fra siden. Fig. 5 viser mere detaljert i forstørret målestokk et enderiss som viser hvor kompakt komponentene er anordnet, og den lette tilgjengelighet til returrørene 92-94. Fig. 6A-6C viser mere detaljert og i større målestokk, et sideriss av de to bryterenheter 13 og 14, og betjeningsinnretningen. Det skal bemerkes at den horisontale stangleddkonstruksjon 60, tjener

til betjening av styreventilen, som er anordnet på den ene side av bryterenheten, slik at den er lett tilgjengelig for service. Også høytrykks- og lavtrykks-reservoarene 27, 30 er anordnet slik at ekstra styreskap eller annet serviceutstyr kan lett bygges til. Forbindelsene med de vertikale bryter-

enheter 13-15 er slik som vist på fig. 3 og 4, for å sikre kompakt konstruksjon og liten innbyrdes avstand.

Claims (10)

1. Flerfaset gasskompresjonsbryteranlegg, karakterisert ved en hovedsakelig rektangulær nedre hovedbæreramme som i hjørnene har opprettstående ben for å bære rammen i en forhåndsbestemt avstand over et grunn-nivå, høytrykkreservoar- og lavtrykkreservoartanker anordnet i området mellom grunn-nivået og bærerammen, og et antall opprettstående bryterenheter som strekker seg oppover fra rammen og bæres av denne, hvilke bryterenheter har innbyrdes sideveis avstand fra hverandre.

2. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at hver bryterenhet har et hus som inneholder en gass under høyt trykk, et par atskillbare kontakter for under atskillel-sen å frembringe en lysbue, og at gassen under høyt trykk strømmer radialt innover mellom de atskilte kontakter for å slukke lysbuen.

3. Anlegg ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at høytrykktanken strekker seg i hele lengden av bærerammen.

4. Anlegg ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved en betjeningsleddkonstruksjon for betjening av flere bryterenheter, som strekker seg i lengderetning under bærerammen og som er tilgjengelig fra siden.

5. Anlegg ifølge krav 4, karakterisert ved at høytrykksreservoartanken strekker seg bak betjeningsledd-konstruks j onen , og at lavtrykksreservoartanken er anordnet bak høytrykksreservoartanken.

6. Anlegg ifølge krav 5, karakterisert ved at et styreska <p> er anordnet butt i butt med lavtrykksreser voartanken.

7. Anlegg ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at hver bryterenhet er båret av en horisontal bæreplate som er anordnet på bærerammen, slik at bryterenhetene er opprettstående.

8. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at et mekanismeskap er anordnet mellom to til hverandre grensende, opprettstående bryterenheter.

9. Anlegg ifølge krav 8, karakterisert ved at bryterenhetene har sine kontakter elektrisk forbundet med rør under trykk.

10. Anlegg ifølge krav 9, karakterisert ved at et ekstra styreskap er anordnet bak bærerammen, og at betjeningsleddkonstruksjonen med lengderetningen strekker seg ved siden av bærerammen godt tilgjengelig for betjening av bryterenhetene.