DE3211089A1

DE3211089A1 - Befestigung einer leitungsdurchfuehrung

Info

Publication number: DE3211089A1
Application number: DE19823211089
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Kishida; Seiichi Amagasaki Hyogo Murase
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-03-27
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1982-10-21
Also published as: JPS57160107A; CA1190620A

Description

Befestigung einer Leitungsdurchführung
Die Erfindung betrifft Vorrichtunyen zum Befestigen eine Durchführung, wie sie für Abschnitte von Leitungsdrähten bei Leistungstransformatoren oder Ölschaltern verwendet werden, und insbesondere eine Befestigungsvorrichtung für große Durchführungen an Hochspannungsausrüstungsteilen, z. B. für Spannungen von 400 kV und mehr.
Wenn Hochspannungseinrichtungen in einer Umgebung eingesetzt werden, wo die Belastung durch Luftverschmutzung wie Salz oder Staub sehr hoch ist, müssen die verwendeten Durchführungen lange Porzellankörper haben mit einer besonders großen Oberflächenkriechstromstrecke, damit die elektrischen Teile derartigen Umweltbelastungen standhalten. Werden solche Einrichtungen in Zonen mit häufigen Erdbeben eingesetzt, z. B. in Japan, werden sie erdbebenfest ausgelegt.
Wenn nun eine auf einem elektrischen Ausrüstungsteil installierte Durchführung Erdstöße erleidet, treffen diese auf die Durchführung häufig verstärkt auf, was mit der Einbauposition, der Fundamentierung und den Behälterteilen des elektrischen Ausrüstungsteils zusammenhängt, so daß die Durchführung dann stärker in Schwingungen versetzt wird als erwartet. Die Eigenfrequenz der Durchführung ist durch ihre Gewichtsverteilung und die Steifigkeit der verschiedenen Teile des elektrischen Ausrüstungsgegenstandes bestimmt. Wenn die Eigenfrequenz der Durchführung nahe der auftretenden Erdbebenfreguenz ist oder ihr gleicht, tritt Resonanz auf, so daß die Schwingungen auf sehr große Werte verstärkt werden. Dadurch aknn die Bruchfestigkeit der Durchführung überschritten werden, so daß sie zu Bruch geht.
Man kann allgemein sagen, daß der überwiegende Teil der Frequenzen eines Erdbebens zwischen eins und zehn Hertz liegt. Auf elektrischen Einrichtungsgegenständen von 220 kV oder mehr befestigte Durchführungen besitzen eine Eigenfrequenz von weniger als zehn Hertz. Durchführungen für diese Nennspannungen sollten deshalb eine ausreichende dynamische Festigkeit haben.
Die Durchführungen sollten so ausgelegt sein, daß das etigste Erdbeben, das in der Zukunft zu erwarten ist, anstelle des stärksten Bebens, das bisher stattgefunden hat, berücksichtigt wird. Eine Durchführung mit einem kleinen Porzellanrohr hat eine hohe Eigenfrequenz, so daß kein Resonanzphänomen auftritt.
Allgemein werden die Schwingungen des größten Erdbebens die Bruchspannung eines Porzellanrohres mit einer Höhe von bis zu 3 bis 4 m nicht übersteigen. Bei größerer Länge oder Höhe des Porzellanrohres wird auch der Durchmesser größer, und das Gewicht steigt entsprechend. Damit wird auch die mechanische Beanspruchung, die bei Schwingungen auftritt, größer. Speziell bei einer Durchführung, die gegen Beschädigung durch Salz widerstandsfähig ist und für elektrische Ausrüstungsgegenstände der 500 kV- Klasse verwendet wird, kann die Höhe des oberen Porzellanrohres 6 bis 8 m betragen, wobei ihre Eigenfrequenz in der Größenordnung von 3 bis 5 Hertz liegt. Während eines Erdbebens können die Schwingungen dann so stark werden, daß die Bruchfestigkeit des Porzellanrohres überschritten wird, wobei Resonanzerscheinungen dazu ihren Beitrag leisten. Eine Durch- führung für elektrische Bauteile der Höchstspannungsklasse (1000 kV) besitzt ein Porzellanrohr von etwa 12 m Länge.
Für ein solches Rohr besteht bei Erdbeben besonders Gefahr der Beschädigung.
Eine Durchführung wird mit einer Befestigungsvorrichtung auf dem Einrichtungsteil angebracht, wie es die Fig. 1 zeigt. Der Befestigungsflansch 3 der Durchführung 2 ist dabei fest mit einem Sitz 1 für die Durchführung auf dem Einrichtungsteil verbunden. Bei einem Erdbeben werden die Schwingungen des Untergrundes durch das Fundament und die Behälterteile des elektrischen Einrichtungsgegenstandes verstärkt, wodurch die Amplitude der Schwingungen auf ein Mehrfaches gesteigert wird. Damit kßnn die im Porzellanrohr auftretende Spannung oder Beanspruchung über der Bruchspannung liegen, so daß die Durchführung zerstört wird.
Um die Erdbebenfestigkeit der Durchführung zu erhöhen, sind diverse Vorrichtungen vorgeschlagen worden, mit deren Hilfe die Schwingungen am Befestigungsteil beträchtlich gedämpft werden, um auf diese Weise die auftretenden Beschleunigungskräfte zu vermindern.
Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen bekannten Vorrichtung ist in der Fig. 2 dargestellt. Der Wirkungsbereich eines öldämpfers 5 mit Schraubendruckfedern 4, die mit zueinander gleichen Abständen über den Umfang eines Befestigungsteils angeordnet sind, ist durch eine Befestigungsführung 6 eingeschränkt, so daß der dämpfer 5 nicht eher anspricht, bevor die im Porzellanrohr auftretende Beanspruchung die Bruchfestigkeit überschritten hat. D.h., der Dämpfer tritt erst in Wirkung, wenn große Schwingungen auftreten, um den Stoß der Schwingung zu vermindern, d.h.
die Reaktion der Durchführung auf die Beschleunigung, um dadurch die Erdbebenfestigkeit zu erhöhen.
Im Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 2 ist die Verlagerung der Durchführung durch die gestrichelte Linie 2' in Fig. 3 angedeutet, d.h., die Verlagerung findet so statt, daß der Rand des Befestigungsflansches 3 der Schwenkmittelpunkt ist. In diesem Fall ist die Auslenkstrecke des bldämpfers 3 mit seinen Schraubenfedern groß, und der Kompressionsweg der Schraubenfedern 4 ist groß, so daß die Federkraft aufgrund der Kompression sich stark mit der Amplitude ändert. Abhängig von der Größe der Amplitude kann deshalb die im Porzellanrohr auftretende Spannung deren Bruchfestigkeit übersteigen. Die Konstruktion ist also nicht immer erdbebensicher. Wenn die Phase der Durchführung durch eine Schwingung mit großer Amplitude umgekehrt wird, dann kann der Befestigungsflansch 3 der Durchführung 2 heftig gegen die Führung 6 schlagen, was eine starke Stoßbeanspruchung zur Folge hat. Dies ist ein wesentlicher Nachteil der herkömmlichen Vorrichtung.
In der US-PS 4 267 400 ist eine weitere Durchführungsdämpferkonstruktion gezeigt, die der oben beschriebenen in gewisser Weise ähnlich ist, bei der jedoch ein elastischer Puffer, eine Balgenabdichtung und Tellerfedern mit Vorteil eingesetzt sind. Aber auch diese Vorrichtung weist nur einen Federsatz auf, so daß die Verschiebung oder Verlagerung der Durchführung in der oben angedeuteten Weise begrenzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit den herkömmlichen Durchführungsbefestigungen verbundenen Nachteile bezüglich ihrer Erdbebensicherheit zu beseitigen, weshalb gemäß eines speziellen Merkmals die erfindungsgemäße Durchführungsbefestigungs Frilctionsdämpfer aus zahlreichen übereinandergestapelten Ringfedern wie Becherfedern oder ringförmigen Federn aufweist, die auf beiden Seiten eines an der Durchführung befestigten Flansches oder Sitzes angeordnet sind.
Im einzelnen zeigt die Zeichnung: Fig. 1 das Erläuterungsbild der Anbringung einer auf einem elektrischen Einrichtungsteil befestigten Durchführung; Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine herkömmliche Durchführungsbefestigung; Fig. 3 ein Schaubild zum Beschreiben der Funktion der Vorrichtung aus Fig. 2; Fig. 4 eine vertikale Teilschnittansicht einer Durchführungsbefestigung in einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 4 von einer zweiten Ausführungsform; Fig. 6 ein Erläuterungsschaubild zur Demonstration der Funktion der Vorrichtungen nach den Figuren 4 und 5.
Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den Ausführungsformen der Figuren 4 und'5 beschrieben. Auf Ober- und Unterseite eines Befestigungsflansches 3 einer Durchführung 2 sind Reibungsdämpfer 11 und 12 angeordnet. Sie bestehen aus Stapeln von ringförmigen Federn wie Ring- oder Becherfedern und sind mit untereinander gleichem Abstand auf einem Kreis angeordnet und mit Bolzen und Muttern 14 an einem Sitz 13 befestigt. Der Raum zwischen dem Flansch 3 der Durchführung und dem Sitz 13 ist durch einen Balg 15 abgedichtet.
Wenn auf das elektrische Einrichtungsteil KräEte eines Erdbebens einwirken, wird die Durchführung entsprechend der gestrichelten Linie 2" in Fig. 6 ausgelenkt. Mit anderen Worten, die Durchführung schwingt um den Mittelpunkt ihres Befestigungsflansches, und die vertikale Bewegung wird durch die Reibungsdämpfer 11 und 12, die am Umfang des Befestigungsflansches angeordnet sind, gedämpft. Es läßt sich somit auch bei Schwingungen von nur geringer Stärke eine Dämpfung erzielen, und die am Durchführungsende wirkenden Stoßkräfte sind auf einen geringen Wert reduziert.
Die Dämpfungsfaktoren von Durchführungen der 500kV-Klasse oder der flöchstspannungsklasse (1000 ks1) sind im allgemeinen in der Größenordnung von 5 bis 7 %, und die Beschleunigungsauswirkungen an ihren Enden betragen das 7- bis 15-fache. Wenn also ein starkes Erdbeben auftritt, können die Beanspruchungen im Porzellanrohr die Bruchfestigkeitswerte übersteigen. Porzellanrohr der Höchstspannungsklasse (1000 kV) sind 10 bis 12 m lang, und eine Studie über Erdbebenfestigkeit in einer Zone, wo häufig Erdbeben auftreten, z. B. in Japan, hat gezeigt, daß die Durchführungen Erdbeben auszuhalten vermögen, wenn die Beschleunigungsreaktion an den Durchführungsenden auf etwa das 5-fache herabgesetzt ist. Wenn also bei Höchstspannungsdurchführungen Reibungsdämpfer mit einem Dämpfungsfaktor von etwa 10 % eingesetzt werden, können elektrische Einrichtungsgegenstände den höchsten auftretenden Erdbeben standhalten.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 5 dargestellt. Hierbei sind auf der Ober- und Unterseite eines Durchführungsbefestigungssitzes 13a Reibungsdämpfer 11a, 12a angeordnet und mit einem Befestigungsflansch 3 der Durchführung gekuppelt. Der Raum zwischen dem Befestigungsflansch 3 der Durchführung und dem Durchführungsbefestigungssitz 13a ist mit einem Balg 15a abge- schlossen, der die Reibungsdämpfer umgibt. Die Reibungsdämpfer können in diesem Fall also in das Gehäuse des elektrischen Einrichtungsteils einbezogen werden. Es versteht sich, daß der Schwingungsdämpfungseffekt dieser Vorrichtung genau dem der Fig. 4 gleicht.
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Claims

Befestigung einer Leitungsdurchführung Patentansprüche Befestigungsvorrichtung einer Leitungsdurchführung mit einem Flansch für das Befestigen der Durchführung, der am unteren Ende eines Porzellanrohres der Durchführung angeordnet ist, und einem Befestigungssitz, mit dem der Flansch über eine Vielzahl von Dämpfern verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t daß sich die Dämpfer (11, 12) auf beiden Seiten des Befestigungsflansches (3) befinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfer (11, 12) Reibungsdämpfer mit einer Vielzahl von Becherfedern sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfer (11, 12) mit untereinander gleichen Abstanden über den Umfang zu beiden Seiten des Flansches (3) anyeordnet sind und Federn aufweisen, und daß Bolzen vom Sitz (13) sich aufwärts durch die Federn erstrecken.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flansch (3) und dem Sitz (13) eine Abdichtung (15) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung aus einem flexiblen Balg besteht, der mit seinen Enden am Flansch (3) und am Sitz (13) befestigt ist und radial innerhalb der Dämpfer (11) liegt.
6. Befestigungsvorrichtung einer Leitungsdurchführung mit einem Flansch für die Befestigung der Durchführung, der am unteren Ende eines Porzellanrohres der Durchführung angeordnet ist, und einem Befestigungssitz, der mit dem Flansch über eine Vielzahl von Dämpfern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfer (11a, 12a) zu beiden Seiten des Befestigungssitzes (13a) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfer (11a, 12a) Reibungsdämpfer mit einer Vielzahl von Tellerfedern sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Abdichtung (15a) zwischen dem Flansch (3) und dem Sitz (13a).
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfer mit zueinander gleichen Abständen am Umfang zu beiden Seiten des Sitzes (13a) angeordnet sind und Bolzen vom Flansch (3) abwärts durch die Federn (11a, 12a) verlaufen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung aus einem flexiblen Balg (15a) besteht, der mit seinen Enden zwischen den Flansch (3) und den Sitz (13a) eingefügt ist und radial außerhalb der Dämpfer (12a) liegt.