DE29723039U1

DE29723039U1 - Meß- oder Überwachungseinrichtung für einen Hochspannungsleistungsschalter

Info

Publication number: DE29723039U1
Application number: DE29723039U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2007-12-23

Description

GR 97 G 4216 DE

Beschreibung

Meß- oder Überwachungseinrichtung für einen Hochspannungsleistungsschalter
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Meß- oder Überwachungseinrichtung für einen Hochspannungsleistungsschalter, der eine Unterbrechereinheit aufweist, welche durch einen auf Erdpotential liegenden Antrieb mittels einer hohlen, isolierenden Schaltstange antreibbar ist, mit einem Lichtwellenleiter, einer auf Hochspannungspotential angeordneten Meßwerterfassungseinrichtung und einer auf Erdpotential angeordneten Auswerteeinrichtung.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 237 77 6 bekannt.

Dort ist beschrieben, daß auf Hochspannungspotential an einem Hochspannungsleistungsschalter ein optischer Stromwandler angeordnet ist. Die Meßsignale des optischen Stromwandlers werden in Form von polarisiertem Licht mittels eines Lichtwellenleiters durch das Kapselungsgehäuse des Hochspannungsleistungsschalters zum Erdpotential geleitet, wo sich eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der Strommeßwerte befindet.

Der Einsatz von optischen Wandlern in der Hochspannungstechnik ist im Zusammenhang mit der Meßwertleitung über Lichtwellenleiter besonders vorteilhaft, da Lichtwellenleiter im Gegensatz zu elektrischen Leitern zwischen verschiedenen Orten mit hohen Potentialunterschieden verlegt werden können.

Dennoch können sich bei der Verlegung von Lichtwellenleitern in Räumen, die starken elektrischen Feldern ausgesetzt sind, dielektrische Probleme ergeben. Außerdem müssen

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Lichtwellenleiter vor äußeren Einflüssen wie mechanischen Belastungen geschützt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine dieelektrisch unproblematische und mechanisch geschützte Verlegung des Lichtwellenleiters gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lichtwellenleiter von der Meßwerterfassungseinrichtung zu der Auswerteeinrichtung durch das Innere der Schaltstange geführt ist.

Das Innere der Schaltstange, die beispielsweise aus faserverstärktem Epoxidharz besteht, ist dielektrisch unbedenklich, so daß sich keine zusätzlichen dielektrischen Probleme mit dem im Innenraum der Schaltstange verlaufenden Lichtwellenleiter ergeben. Der Lichtwellenleiter ist außerdem im Innenraum der Schaltstange mechanisch geschützt.

Da das Innere der Schaltstange im Normalfall mit einem Isoliergas wie beispielsweise SF₆ gefüllt ist, ist die Gefahr von dielektrischen Störungen weiter vermindert.

Im Schaltfall wird die Schaltstange durch einen Antrieb stark beschleunigt. Es ist daher sowohl am unteren als auch am oberen Ende der Schaltstange, dort wo der Lichtwellenleiter austritt, durch eine entsprechende Überlänge des oder der Lichtwellenleiter oder durch eine flexible Ankopplung Vorsorge zu treffen, um ein Abreißen oder eine Beschädigung des oder der Lichtwellenleiter zu verhindern. Zu diesem Zweck können an den Enden der Schaltstange jeweils großzügige Lichtwellenleiterschlaufen angeordnet sein, die eine entsprechende Überlänge aufnehmen können. Es ist jedoch auch denk-

bar, den Lichtstrahl an den Enden der Schaltstange aus dem Lichtwellenleiter auszukoppeln, ihn aufzuweiten, über eine Gasstrecke zu einem Kollimator zu leiten, der den Lichtstrahl dann auf einen weiteren Lichtwellenleiter kollimiert. Auch eine solche Kopplung erlaubt eine Bewegung der Schaltstange unter Beibehaltung des optischen Kontaktes zwischen der Meßwerteerfassungseinrichtung und der Auswerteeinrichtung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Innenraum der Schaltstange ausgeschäumt ist.

Durch eine solche Ausschäumung, die insbesondere mit einem Polyurethanschaum realisiert sein kann, wird der Lichtwellenleiter im Innenraum der Schaltstange festgelegt, so daß er innerhalb der Schaltstange unbeweglich festgelegt wird. Im Ruhezustand des Schalters wird somit optischen Störungen vorgebeugt, die beispielsweise durch eine Vibration des Lichtwellenleiters entstehen können. Es ist nämlich üblich, optische Informationen über einen solchen Lichtwellenleiter mittels Polarisationszuständen des Lichts zu transportieren.

Eine Vibration des Lichtwellenleiters hat jedoch einen starken Einfluß auf dessen lineare Doppelbrechung, was zu einer Änderung des Polarisationszustandes und somit zu einer Verfälschung des weiterzuleitenden Meßwertes führt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß Hohlräume der Schaltstange, insbesondere innerhalb des Schaumes, mit SF₆ gefüllt sind.

Insbesondere, wenn der Schaum mit SF₆ aufgeschäumt ist, ergibt sich zusätzlich zu der mechanischen Festlegung des Lichtwellenleiters eine verbesserte dielektrische Festigkeit im Bereich des Innenraums der Schaltstange.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben:

Dabei zeigt die Figur schematisch den Aufbau eines Hochspannungsleistungsschalters mit einem im Innenraum seiner Schaltstange angeordneten Lichtwellenleiter.

Die Figur zeigt einen Hochspannungsleistungsschalter mit
einer Unterbrechereinheit 1, die einen beweglichen Kontakt 2 und einen feststehenden Kontakt 3 aufweist. Der bewegliche
Kontakt 2 ist von einem Schaltrohr 4 getragen, welches über einen Gleitkontakt 5 mit einem Anschluß 6 des Hochspannungsleistungsschalter elektrisch leitend in Verbindung steht.
Ein weiterer Anschluß 7 steht mit dem ortsfesten Kontakt 3
leitend in Verbindung.

Das Schaltrohr 4 ist mit einer Schaltstange 8 verbunden, welche mittels eines nicht dargesellten Schalterantriebs in
Längsrichtung antreibbar ist. Hierdurch werden im Schaltfall die Kontakte 2,3 miteinander in Eingriff gebracht oder voneinander getrennt.

Im Bereich der Unterbrechereinheit 1 ist ein optischer Stromwandler 9 angeordnet, der beispielsweise eine das Schaltrohr 4 umgebende Lichtwellenleiterwicklung aufweist. Die Lichtwellenleiterwicklung ist mittels des Lichtwellenleiters 10 mit einer auf Erdpotential befindlichen Auswerteeinrichtung 11
verbunden. Vom Erdpotential aus wird von einer Sendeeinrichtung 18 beispielsweise linear polarisiertes Licht in den an sich polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter 10 eingekoppelt, zu dem Stromwandler 9 geführt und dort unter dem Einfluß des durch den Stromfluß im Schaltrohr 4 erzeugten
Magnetfeldes in der Lichtwellenleiterwicklung bezüglich
seiner Polarisation beeinflußt. Das Licht wird dann mittels

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des Lichtwellenleiters 10 oder eines weiteren, nicht dargestellten Lichtwellenleiters zu der Auswerteeinrichtung 11 geleitet und dort bezüglich der ggf. veränderten Polarisation ausgewertet. Somit kann die auf Hochspannungspotential erfaßte Meßgröße (Strom, Spannung) ermittelt werden.

Zwischen dem Anschluß 6 der Unterbrechereinheit und dem am unteren Ende der Schaltstange anliegenden Erdpotential durchläuft der Lichtwellenleiter 10 einen Potentialunterschied in der Größenordnung von einigen 100 kV. Der Durchmesser der hohlen Schaltstange 8, der Innendurchmesser des Isolators 12, der entweder als Porzellanisolator oder als Verbundisolator ausgeführt sein kann, und die Länge des Gehäuses 12 sind so aufeinander abgestimmt, daß durch das dort herrschende elektrische Feld keine Störungen zu erwarten sind.

Da der Lichtwellenleiter 10 innerhalb der hohlen Schaltstange 8 verlegt ist, verändert er die dielektrischen Bedingungen nur unwesentlich. Ist die Schaltstange, wie in der Einzelheit &ldquor;A" gezeigt, in einen mit SF6 aufgeschäumten Polyurethanschaum 13 eingebettet, so ergibt sich außer der zuverlässigen mechanischen Festigung auch eine noch weiter verbesserte dielektrische Festigkeit im Inneren der Schaltstange 8.

Am unteren Ende der Schaltstange ist eine Lichtwellenleiterschlaufe 14 vorgesehen, die eine Überlänge des Lichtwellenleiters 10 im ausgeschalteten Zustand der Unterbrechereinheit 1, d.h. wenn die Schaltstange 8 sich in ihrer unteren Position befindet, aufnimmt. Ebenso ist im Bereich des Strom-Wandlers 9 eine Schlaufe vorgesehen, die eine entsprechende Überlänge des Lichtwellenleiters 10 im Einschaltfall aufnimmt.

Im unteren Teil der Figur sind mit dem Doppelpfeil 15 die Bewegungsrichtungen der Antriebsstange 16 dargestellt, wobei

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die Bewegungen mittels der Antriebskurbel 17 auf die Schaltstange 8 übertragen werden.

Die Anwendungen der Erfindung sind nicht auf optische Stromwandler beschränkt, sondern umfassen auch alle anderen Arten von Erfassungseinrichtungen, die entweder Meßwerte durch einen optischen Wandler erfassen oder deren Meßwerte nach Umwandlung in ein optisches Signal mittels eines Lichtwellenleiters weitergeleitet werden können, wie beispielsweise Spannungswandler oder Drucksensoren, Sensoren zur Überwachung der Gaszusammensetzung oder der Temperatur.

Claims

1. Meß- oder Überwachungseinrichtung für einen Hochspannungsleistungsschalter, der eine Unterbrechereinheit (1) aufweist, welche durch einen auf Erdpotential liegenden Antrieb mittels einer hohlen, isolierenden Schaltstange (8) antreibbar ist, mit einem Lichtwellenleiter (10), einer auf Hochspannungspotential angeordneten Meßwerterfassungseinrichtung (9) und einer auf Erdpotential angeordneten Auswerteeinrichtung (11)

dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter von der Meßwerterfassungseinrichtung zu der Auswerteeinrichtung durch das Innere der Schaltstange geführt ist.

2. Meß- oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Schaltstange (8) ausgeschäumt ist.

3. Meß- oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Schaltstange (8) mit einem Polyurethanschaum (13) ausgeschäumt ist.

4. Meß- oder Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,

dadurch gekennzeichnet, daß Hohlräume der Schaltstange (8), insbesondere innerhalb des Schaumes (13) mitSF₆ gefüllt sind.