DE2556768A1 - Hochspannungsschaltanlage - Google Patents

Description

CALOR- EMAG
Elektrizitäts-Aktiengesellschaft

Bahnstraße 39-^7

4030 Ratingen 1 »3.

TP-Nr. III6 Ratingen, den l6. Dezember 1975

Hochspannungsschaltanlage

Die Erfindung betrifft eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage, bei der zur Isolierung ein Gas, insbesondere SFr-, eingefüllt ist.

Bei Verwendung von elektronegativen Gasen betreibt man diese Anlagen nur mit geringen Isoliergasüberdrücken, etwa bis 1 atü. Dies hat viele Vorteile, u.a. entfallen die Kondensationsprobleme für das Isoliergas.

Nun kann sich das gewählte Verhältnis von Schaltanlageninnendruck zum Druck in der Umgebung der Schaltanlage,z.B. durch Temperaturerhöhungen bzw. -absenkungen,wesentlich verändern. Bei ausgeführten bekannten Anlagen trägt man diesen Einflüssen dadurch Rechnung, daß man für die Schaltanlagengehäuse eine weitaus höhere mechanische Stabilität wählt, als es die Belastung im Normalbetrieb erforderlich macht. Dies ergibt jedoch teure, klobige und schwere Gehäuse. Einen anderen Weg geht die DT-OS 2 127 O56. Sie sieht bei einem Druckanstieg im Anlageninneren, der den maximal zulässigen Betriebswert übersteigt, vor, Isoliergas in einen separaten Sammelbehälter abzulassen bzw. abzupumpen und es von dort der Anlage wieder zuzuführen, wenn der Betriebsdruck unterschritten wird.

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Dieses bekannte Verfahren berücksichtigt jedoch nicht die Belastung der Kapselungswandung, hervorgerufen durch einen Druckanstieg in der Schaltanlagenumgebung und/oder eine Abkühlung des Isoliergases selbst. Auch wird durch Ablassen des Isoliergases die für die Isolationsfähigkeit wesentliche Gasdichte vermindert. Schließlich ist der benötigte zusätzliche Vorratsbehälter aufwendig und die Pumpe mit ihren bewegbaren Teilen anfällig.

Die Aufgabe der Erfindung war es, Maßnahmen für eine Schaltanlage der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die vom Normalbetrieb abweichende Druckbelastungen der Schaltanlagenkapselung in jedem Falle und auf wirtschaftliche Art und Weise verhindern.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das gewählte Druckverhältnis zwischen dem Schaltanlageninneren und der Umgebung der Schaltanlage mittels eines Wärmeaustauschers für das Isoliergas nahezu konstant gehalten wird.

Der Wärmeaustauscher, der das Isoliergas kühlen oder aufheizen kann, benötigt keine bewegbaren Teile und ist wenig störanfällig. Mit ihm ist es möglich, auch den Belastungsfall, bei dem ein zu hoher Druck auf die Anlagenaußenseite wirkt, zu verhindern. Da der Wärmeaustauscher auch gleichzeitig die Verlustwärme der Schaltanlage abführen kann, sind kleinere und wirtschaftlichere Bauweisen ermöglicht.

Der Wärmeaustauscher wird zweckmäßigerweise von einem Drucküberwachungsorgan gesteuert, derart, daß beim Überschreiten eines eingestellten Druckgefälles vom Schaltanlageninneren zur äußeren Umgebung der Anlagenkapselung,der Wärmeaustauscher zum Kühlen des Isoliergases,und bei einem bestimmten Gefälle in umgekehrter Richtung,zum Aufheizen des Gases veranlaßt wird.

Bei einer Störung durch eine Leckage ist ein Temperaturwächter vorgesehen, der bei einer bestimmten oberen Temperatur ein Nachspeisen von Isoliergas unter Druck einleitet. Dadurch wird ein weiteres,unnötiges Aufheizen des Gases unterbunden. Das Ansprechen des Temperaturwächters in zu

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kurzen Intervallen bzw. eine zu große verabreichte Nachfüllmenge kann ein Störsignal auslösen. Das Nachfüllventil wird vom Drucküberwachungsorgan abgeschaltet, wenn ein ausreichender Druck in der Anlage wiederhergestellt ist.

Der Wärmeaustauscher kann in den verschiedensten Ausführungsformen innerhalb oder außerhalb der Schaltanlage verwirklicht sein. So kann er z.B. direkt über die Anlagenkapselung auf das Isoliergas einwirken und mittels Peltierelementen oder Wärmepumpen ausgeführt sein. Ein in der Anlage bestehendes Wärmegefälle kann für eine Umwälzung des Isoliergases durch ThermoSiphonwirkung ausgenutzt werden, wobei das strömende Gas gekühlt oder aufgeheizt wird.

Die Anwendung der Erfindung ist insbesondere auch bei aus einzelnen Zellen aufgebauten Schaltanlagen angezeigt. Solche Zellen enthalten üblicherweise Leistungsschalter, Trenner, Wandler, Erdungsschalter usf. in einem sie umgebenden containerartigen, geerdeten Blechgehäuse. Gleichwohl eignet sich die Erfindung aber auch für bekannte metallgekapselte Schaltanlagen, deren hochspannungsführende Teile konzentrisch über Isolierstützer in rohrförmigen Kapselungen untergebracht sind.

Die Erfindung ist nicht auf Schaltanlagen mit Isoliergasüberdrücken beschränkt. Vielmehr eignet sie sich ebenso für Anlagen mit Gleich- oder geringem Unterdruck des Isoliergases. Ebenso ist sie nicht auf eine bestimmte obere Spannung oder ein bestimmtes Isoliergas festgelegt.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Eine Schaltanlage für Hochspannung ist mit Z bezeichnet. Ihr zugeordnet ist ein externer Wärmeaustauscher WT der über Rohrleitungen 1, 2 mit der Anlage Z verbunden ist und durch den das Isoliergas zum Zwecke der Aufheizung oder Kühlung geleitet wird. Der Betrieb des Wärmeaustauschers wird von einem Druckwächter P gesteuert, und zwar so, daß ein bestimmtes Druckverhältnis zwischen Schaltanlageninnerem und der Außenluft eingehalten wird.

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Fällt durch eine Leckage der Druck der mit Überdruck betriebenen Schaltanlage ab, so veranlaßt der Druckwächter P ein Aufheizen des Isoliergases. Gelingt die Herstellung des Druckes durch das Aufheizen nicht mehr, so öffnet bei piner bestimmten oberen Temperatur ein Temperaturwächter T das Nachspeiseventil 3» und ein Nachfüllen von Isoliergas aus der Leitung k findet statt. Läßt sich der gewünschte Druck dadurch wiederherstellen, wird das Nachspeiseventil 3 durch den Druckwächter P abgeschaltet. Ab einer bestimmten Nachfüllmenge oder zu kurzen Nachfüllintervallen wird der Alarmgeber 5 ausgelöst, der auch eine Abschaltung der Anlage veranlassen kann.

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Claims (12)

TP-Nr. Ill6 Ratingen, den l6. Dezember 1975 Ansprüche

1.)/ Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage, bei der zur Isolierung ein Gas, insbesondere SF,- eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das gewählte Druckverhältnis zwischen dem Schaltanlageninneren und der Umgebung der Schaltanlage (Z) mittels eines Wärmeaustauschers (WT) für das Isoliergas nahezu konstant gehalten wird.

2.) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein Temperaturwächter (T) für das Schaltgas zugeordnet ist, der bei Überschreiten einer eingestellten oberen Temperatur das Nachfüllen der Schaltanlage (Z) mit Isoliergas unter Druck veranlaßt.

3·) Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Alarmgeber (5)> der von der Nachfüllmenge und/oder zu kurzen Nachfüllintervallen ausgelöst wird.

4.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet durch einen externen Wärmeaustauscher (WT), der über Rohrleitungen (l, 2) mit der Anlage (2) verbunden ist.

5·) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (WT) unmittelbar über die Kapselungswandung der Anlage (Z) wirkt und diese kühlt oder aufheizt.

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6.) Anlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Arbeiten des Wärmeaustauschers (WT) das Isoliergas in der Anlage (Z) umgewälzt wird.

7·) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch mindestens teilweise durch ThermoSiphonwirkung bewirkt ist.

8.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7 t dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeaustauscher (WT) eine kombinierte Wärmepumpe zum Kühlen und Heizen verwandt ist.

9·) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (WT) mittels Peltierelementen gebildet ist.

10.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9» gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer aus mehreren geschlossenen Zellen aufgebautenSchaltanlage (Z), welche hinsichtlich der Isoliergasversorgung in Reihe geschaltet sind.

11. ) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Verwendung bei Schaltanlagen (Z), deren hochspannungsführende Teile zentrisch in einer rohrförmigen, geerdeten Kapselung untergebracht sind.

12.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung von Isoliergasdrücken bis 1 atü.

13·) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (WT) von einem Druckwächter (P) gesteuert ist.

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