DE2138456C3 - Trennschalter für eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennschalter mit einem beweglichen Trennschaltstück und einem (icgenschaltslück. für eine mclallgckapselte Hochspannungsschaltanlage mit einem gegenüber c!er abschnilts weise geschotteten Kapselung im Innern mittels Isolierstoffkörpern abgestützten elektrischen Leiter, der das koaxial /um Leiter angeordnete Trennschaltstück führt und zumindest teilweise hohl/ylindrisch zur Aufnahme eines das TrennschaltMiick betätigenden Kolbens ausgebildet ist, wobei der Kolben durch wechselweise Beaufschlagung der ZylinderriUime mit einem isolierenden Druckmittel umsteuerbar ist.
Bei einem derartigen aus der US-PS 3J 56 798 bekannten Trennschalter werden die Zyiinderräume des Antriebs für das Trennschallstück von einem Druckmittel gesteuert, das durch isolierende Leitungen durch die Kapselung und deren Isolierraum hindurehgcführtwird.

to Auf diese Weise ergibt sich eine Verzerrung des im ringförmigen Isolierraum des bekannten Trennschalters an sich rotationssymmetrisch koaxial vorgesehenen elektrischen Feldes, so daß hier die optimal dielektrische Festigkeil nicht erreicht weiden kann.

for Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trennschalter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine Verschlechterung der angestrebten rein rotationssymmetrischen Ausbildung des elektrischen Feldes vermieden ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Zylinderräume mit dem Innern der Kapselung verbunden und durch einen feststehenden, gas oder flüssigkeitsdicht in die Kapselung unter Bildung zweier Kapsclungs-Teilräume eingesetzten Isoliersioffkörper voneinander getrennt sind und durch wechselweise Füllung der Kap.selungs-Teilräumc mit Druckmittel beaufschlagbar sind.

Aus der deutschen Patentschrift 9 55 794 ist eine mctallgckapseltc Hochspannungsschaltanlage mit einem im Innern der Kapselung längs der Kapselungsachsc verlaufenden Leiter bekannt, der mit scheibenförmigen Isolatoren gegenüber der Kapselung abgestützt ist. Mit scheibenförmig ist in diesem Zusammenhang gemeint, daß die Isolatoren den Querschnitt der Kapselung an ihrer Stelle vollständig ausfüllen und damit die Kapselung in gas- und flüssigkeilr.dicht getrennte Räume unterteilen. Die Unterteilung dient dazu, durch eine wechselweise Beaufschlagung der Räume die Bewegung eines als bcwcgü-.'hes Schaltstück eines Trennschalters dienenden Leilcrleilcs zu erreichen, der mit einem beweglichen, scheibenförmigen Isolator ar der Innenseite der Kapselung geführt ist.

Der bewegliche Isolator wirkt als Kolben für das bewegliche Sehalistück des Trennschallers. Dies ergibi beträchtliche mechanische Beanspruchungen. Zugleich isl er für die volle Spannung zwischen der üblicherweise geerdeten Mctallkapselung und dem Hochspannung führenden Leiter zu isolieren. Diese Aufgabe wird noch dadurch erschwert, daß der an der Kapselung cntlangglcilendc Kolben durch den unvermeidlichen Abrieb die Oberflächen der Isolierkörper verunreinigen kann. Zwar isl dort eine rotationssymmetrischc Ausbildung der elektrischen Felder möglieh, jedoch wird durch den Abrieb die dielektrische Festigkeit wieder hei abgesetzt.

Aus der deutschen Patentschrift 9 13 915 ist es /war auch bekannt, den Schubtrennschalter einer mciallgekapsellen Hochspannungsschaltanlage mit einem Ringkolbcn im Innern der Kapselung zu bewegen. Der Ringkolbcn verkleinert aber den für die Isolierung zur Verfügung stehenden Abstand zwischen Leiter und Kapselung.

Bei wieder anderen Anordnungen wird ein dreh- oder verschiebbarer Antriebsisolator /um Betiitigcn des Schalters eingeset/t. Aus der einseitigen Anordnung des Isolators ergeben sich aber Verzerrungen des an sich rotalionssymmctrisehei koaxialen elektrischen Feldes, so daß auch hier nicht die optimale dielektrische

Festigkeit erreicht werden k;inn.

Heim .Schulter mich der Erfindung wird der durch die scheibenförmigen Isolatoren abtrennbare ein Teil der Kapselung mit dem Druckmittel beaufschlagt. Der Zwischenraum /wischen der Kapselung und dem Leiter dient dabei aber nur uls Übertragungsleitung, durch die das Druckmittel in den hohl ausgebildeten Leiter gelangt. Dort erst ist der Kolben für das bewegliche Schaltstück vorgesehen. Der Kolben liegt also nur auf llochspannungspotcniial, so daIi er vollständig aus Metall hergestellt werden kann. Ein eventuell auftretender Abrieb, der im übrigen wegen des wesentlich geringeren Durchmessers nur unerheblich sein dürfte, spielt dielektrisch keine Rolle, da im Innern des Leiters ein fcldfrcier Raum vorliegt. Andererseits bleibt, wie gewünscht, die rein rotationssymnieirischc koaxiale Anordnung erhallen. Der dafür erforderliche, etwas erhöhte Aufwand an Druckgas für die Betätigung des Trennschalters spielt insbesondere bei Systemen mit einem geschlossenen Gaskreis, also bei mctallgekapselten ! lochspannungsschaltunlagcn mit einem Zweidruck gasschalter als Leistungsschalter, keine Rolle. Min/u kommt, daß die Druckunterschiede auch bei der crfindungsgcmäßcn Anordnung nur verhältnismäßig klein zu sein brauchen, weil die /um Schalten erforderlichen Kräfte gering sind und weil der Durchmesser des Leiters noch eine durchaus beachtliche Kolbcnfläche bietet.

Zweckmäßigerweise weist der Kolben ein'.· mit Vorsprüngen und'oder Verbindungen im Leiierinneren zusammenwirkende Vcrrastung auf. Die Verrastung kann /.. B. als unter Federdruck stehende Kugel ausgeführt sein. Sie braucht nur geringe Kräfte zu halten, weil es nur darauf ankommt, die Endslelliingen des beweglichen Schaltsiückes gegen eine durch (Erschütterungen od. dgl. ausgelöste Verschiebung /u sichern. Bei Anordnungen mit einem in vertikaler Richtung beweglichen Schaltstück hat die Verrastung außerdem das Gewicht des beweglichen Schaltsiückes aufzunehmen.

Im Leiter und im beweglichen Schaltstück kann man mit Vorteil an einzelnen Stellen korrespondierende Ausnehmungen vorsehen. Dadurch läßt sich die Stellung des Trennschalters überwachen. Man kann zu diesem Zweck zumindest einige der Ausnehmungen als durchgehende Öffnungen ausbilden, wobei die Ausnehmungen ·η eine fluchtende Stellung übcrführbar sind. und den Ausnehmungen Bcobachtiingsöffnungen in der Kapselung zuordnen. Ferner kann man durch .Strahlungsquellen an den Ausnehmungen die Beobachtung der Schaltstcllung verbessern. Die Strahlungsquelle sind vorteilhaft Lichtquellen. Mit Hilfe der genannten Ausnehmungen läßt sich auch eine automatische Beobachtung zur Steuerung eines Slcllungsnieldcsignals oder einer Verriegelung erreichen, bei der z. B. durch Lichtquellen und lichtempfindliche Halbleiter eine stcllungsabhängige Betätigung von Relais oder Sperriegeln bewirkt wird. Eine andere vorteilhafte A'usfiihrungsforni der Erfindung besteht dann, daß der Kolben in der Ausschaltstellung durch einen Erdungsschaltsiift verriegelt ist. der quer zur Leilcrachsc bewegbar ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausfühningsbeispiel beschric ien. Dabei ist in der etwas vereinfachten Zeichnung eine mvtallgckapscltc Hochspannungsschaltanlage in einem Längsschnitt durch die Achse gezeichnet.

Die zylindrische, geerdete metallische Kapselung I ist aus mehreren Abschnitten 2, 3,4, 5 usw. zusammengesetzt. Die Abschnitte sind mit Flanschen 6 und 7 versehen, die durch Schrauben 8 gasdicht zusammengepreßt werden. Das Innere der Kapselung ist zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit mit Schwefelhexafluorid (SFh) unter einem Druck »-on 1 bis 2 ata gefüllt. Zwischen den Flanschen β, 7 sitzen scheibenförmige Isolatoren 10, die den als Ganzes mit 11 bezeichneten, in der Achse der Kapselung verlaufenden zylindrischen

ίο I lochspannungsleiter tragen. Der Hochspannungsleiier gehört beispielsweise zu einem Drchsiromsystcm mit IIO oder mehr kV in einphasiger Kapselung.

Im Zuge des Leiters Il isi ein Trennschalter 12 angeordnet. Der Trennschalter umfalii ein feslstehendes Schaltstück 13, das am freien Ende 1-1 des Leiters 11 angeordnet ist und mit einer äußeren Abschirmung 15 versehen ist. Für den Strumübergang sind im Innern der Abschirmung federnde Kontaktfinger 16 untergebracht.

Dem feststehenden .Schaltstück 13 sieht am anderen Ende 17 des Leiters Il ein Cjleiikontak' 18 gegenüber, der ebenfalls eine Abschirmung 19 bcsii't und mil Kontaktlamellen 20 versehen ist. Die Kontaktlamellen 20 wirken in der dargestellten Ausschaltsiellung des Trennsehalters mit einem im Innern des I lochspunnungsleitcrs II untergebrachten beweglichen Trennschaltstück 22 zusammen.das an seinem dem feststehenden Schallstück Π abgekehrten Ende einen Kolben 23 aufweist.

Der Kolben 23 läuft, wie die Figur zeigt, im Innern 24 des Leiters 11, der als Zylinder wirkt und Zylinderräume hai. Eine Dichtungsnut 25 im Kolben 23, die einen Kundschnurring od. dgl. aufnehmen kann, ergibt bei Bedarf eine vollständige Abdichtung /wischen Kolben und Zylinder.

Der Kolben 23 enthält ferner eine aus einer Kugel 26 und einer Feder 27 bestehende Verrasiungseinrichtung 28. die mit Ausnehmungen im Innern des Leiters Il zusammenwirkt, um das Trennschallsliick 22 in lon Endlagen der .Schaltbewegung festzulegen. Zum Beispiel ist die Ringnut 30 der Eiiischaltstcllung zugeordnet, in de die strichpunktiert gezeichnete Spitze des Trennschaltstücks /wischen die Kontaklfinger 16 greift. Für die Ausschaltstellung gibt es eine entsprechende Ringnut bei 31.

Die scheibenförmigen Isolatoren 10. die im Bereich des Trennschalters 12 im einzelnen mit 32, 33 und 34 bezeichnet sind, trennen zwei Räume 35 und 36 gasdicht voneinander. Zu diesen Räumen führen zwei Anschlußstutzen 37 und 38 an der Kapselung I. Dadurch können die Räume 35 und 36 wahlweise mit Schwefelhexafluorid erhöhten Druckes, beispielsweise von 2 bis 4 ata. gefüllt werden.

Wird in der dargestellten Stellung des TrcnnschaltslücKs 22 im Raum 35 der Druck erhöht, so gelangt das Gas durch Bohrungen .39 im Leiter 11 auf die 'iückseite des Kolbens 23 und schiebt, wenn die durch die Verrastung 28 gegebene Haltekraft überwunden wird, das Trcnnschaltstück 22 in die strichpunktiert gezeichnete Einschaltstcllun,,. Ein dabei entstehender Abrieb verbleibt im Innern des Leiters II. also auf Hochspannungspotential, ohne daß die rolationssymmetrische Anordnung, die bei gegebener Spannung di.; kleinsten örtlichen elektrischen Feldstärken ergibt, irgendwie beeinflußt wird.

Zum Ausschalten wird das (Jas im Raum 35 auf Normaldruck gebracht und der Raum 36 mit Gas erhöhten Druckes gefüllt. Das Hochdruckgas gelangt durch eine Bohrung 46 im Leiter Il auf die dem

lesisieheiulen Schaltstück 13 ziigckchrle Seile ili-s Kolbens 2 3 Wiederum wird iliireh die Verraslung 28 ein beslimmler Anlangsdruck erzwungen. be\or sieli diis Ί rcnnschallstnck 22 in die gezeichnete Ausschallslei hing zuruckbcwcgt Aiilterdem ergibt die Vcrrasiimg 28 ί eine vorleilhalle I i\icrung tier l.udslellimgen der Schahbewegiiiig.

Wie die I igiir zeigt, sind am [reien l.ndc 14 des I .eilers Il Ausnehmungen 40 vorgesehen, wühlend mn freien linie 17 einsprechende Ausnehmungen 41 vorhanden sind. Korrespondierend mil den Ausnehmungen besil/l das I rcniischaltstiick 22 Ausnehmungen 42 und 4! I einer is< den Ausnehmungen 40 und 41 .im dei Kapselung I eine mil einem Kapseliingsleil 44 und 4i ;ibgedeekle Sir;ihleii(|iielle 47 und 48 iinlergebniehl. die is /u einem strahlenempfindlichen Mellgeriil i() iinil 51 .ml der gegenüberliegenden Kiipselungsseile fiihrl.

In der diirgesielllen Aiisseluiltsl<;llung kiimi ein Sliiihl

_v;... -JU ..;._t-j. ^l ;;;;;! ..;;:; Λ7 Ij₁J₁-Jj ^Q "IjUiMg'-'!!. ·.< > <l:ll< lllT Sifiililengiing ;ils Slelliingsmeldiing (\ollstiindige Aus seh.lining) und zur ;uitom;ilisehen Verriegelung des 11 ennseli.illers benutzt werden kann. Tine unvollslimdi ge Aussfhallung wurde sieh dadurch bemerkbai niiiilien. da« nur die Strahlung \<>n 48 mich 51 gelangt nicht aller von 47 nach 30.

Ιϊιι die Meldung dei l'inschallslellung wird dii Aiisiiehiniing 43 des I rcnnschallMücks in den Uereicl der Ausnehmung 41 gebracht, wahrend the Ausiieli niiiiig 40 durch das I rennsehallsliiek verschlossen sen muH. wie die strichpunktierte Lage zeigt. Auch hici erhiill man also eine eindeutige Siellungsineldiiiig. du zur Verriegelung nut anderen Schaltern od. dgl geeignet lsi.

Die Aiisschallslellung ist beim Aiisluluungsbeispie noch dadurch \ernegcll. ilaH cm <|iier /111 l.eilerachs« beweglicher t.rdiingsschailslilt ΐ3 clinch eine Abschir lining >4 in eine NiU ϊΐ des Kolbens 2 3 grcill. wem dieser die Ausschaltstellung eiiinimmi. In seine Aiisschallslellung isl der ürdiingsschallsiili > 3 vollstan ili;' in das an die kapselung I angellanschle < iehaiise V zurückgezogen, so dall das rolationssv iiinieti ische I el< nicht gestört isl.

HietYU I niall Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Trennschalter mit einem beweglichen Trennschaltstück und einem Gegenschalisiück für eine nieiallgckapselte Hochspannungsschaltanlagi:. mit einem gegenüber der abschnittsweise gesehniiclen Kapselung im Innern mittels Isolierstoffkörpern abgestüt/ten elektrischen Leiter, der das koaxial /um Leiter angeordnete Trennschaltstück führt und zumindest teilweise hohl/ylindrisch /ur Aufnahme eines das Trennschallstück betätigenden Kolbens ausgebildet ist, wobei der Kolben durch wechselweise Beaufschlagung der Zylinderräume mit einem isolierenden Druckmittel umsteuerbar ist. d a · durch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume mit dem Innern der Kapselung (1) verbunden und durch einen feststehenden, gas- oder flüssigkeitsdiclit in die Kapselung (I) unter ßildim^ zweier Kapsc'iaigs-Teilräume (35, 36) eingesetzten !solierstoffkörpcr (ti) voneinander gelrennt sind und durch wechselweise Füllung der Kapselungs-Teilräume (}5, 36) mit Druckmittel beaufschlagbar sind.

2. Trennschalter nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daB der Kolben (2J) -eine mit Vorsprüngen und/oder Vertiefungen (30, 31) im Leiterinneren zusammenwirkende Verrastung (28) aufweist.

3. Trennschalter nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet. daß im Leiter (II) und im Trennschaltstück (22) an einzelnen Stellen korrespondierende Ausnehmungen (40 bis 4Ϊ) vorgesehen sind.

4. Trennschalter nach Anspr..^h J, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Ausnehmungen durchgehende Öffnungen sind, «laß die Ausnehmungen (40 bis 43) in eine fluchtende Stellung überführbar sind und daß den Ausnehmungen (40 bis 43) ßcobachtungsöffnungcn in der Kapselung (I) zugeordnet sind.

5. Trennschalter nach Anspruch i oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß den Ausnehmungen (40 bis 4i) Slrahlungsquellcn (47,48) zugeordnet sind.

6. Trennschalter nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsqucllen Lichtquellen sind.

7. Trennschalter nach einem der Ansprüche 4 bis b. gekennzeichnet durch eine automatische Beobachtung zur Steuerung eines Stellungsmeldungssignals oder einer Verriegelung.

8. Trennschalter nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) in der Ausschaltstcllung durch einen Erdungsschaltslift (53) verriegelt ist, der quer zur Leiterachse bewegbar ist.