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Die Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus, wie er zur
Verwendung in einer elektrischen Unterstation geeignet ist,
und sie betrifft eine elektrische Unterstation mit einem
derartigen Schaltmechanismus.
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In elektrischen Unterstationen ist es normalerweise
erforderlich, einen Schaltmechanismus bereitzustellen, der als
Trennschalter für die Unterstation wirkt. Es existieren drei
bekannte Typen derartiger Schaltmechanismen, von denen ein
erster durch Federkräfte arbeitet, ein zweiter ein
pneumatisches System unter Verwendung von Druckluft ist und der
dritte ein hydraulisches System ist. Federbetätigte
Mechanismen sind zum Unterbrechen von Schaltkreisen niedriger
Spannung geeignet, jedoch sind sie normalerweise nicht für
höhere Spannungen geeignet. Es hat sich gezeigt, dass
pneumatische Systeme übermäßige Wartung benötigen. Demgemäß
wurden, insbesondere für die bekannten Puffer-Trennschalter,
die eine große Betätigungskraft erfordern, hydraulische
Systeme entwickelt. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist
im Dokument JP-A-62-58092 offenbart.
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In vorhandenen hydraulischen Systemen ist die
Hydraulikflüssiqkeit Mineralöl, und das System arbeitet bei einem hohen
Druck von z.B. 300 Bar. Es sei auch darauf hingewiesen, dass
es bekannt ist, eine elektrische Unterstation
bereitzustellen, in der der Hauptschaltkreisleiter in einem Gefäß
eingeschlossen ist, das mit einem Gas wie Schwefelhexafluorid
gefüllt ist. Bei bekannten Systemen liegt jedoch der
Hydraulikmechanismus zum Aktivieren des beweglichen Teils des
Schaltmechanismus, der den Trennschalter bildet, außerhalb
dieses Gefäßes. In derartigen Fällen kann der
Hydraulikmechanismus
in einem nicht abgedichteten Gehäuse
eingeschlossen sein, wie im Dokument JP-A-1-220320 offenbart, das die
Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet.
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Schließlich offenbart ein Artikel mit dem Titel
"Development of a Perfluorocarbon Liquid Immersed Prototype Large
Power Transformer with Compressed SF&sub6; Gas Installation" von
Y. Mukaiyama et al., vorgetragen bei IEEE/PES 1990 Summer
Meeting, Minneapolis, Minnesota, veröffentlicht unter der
Nr. 90 SM 465-5 PWRD, eine Anordnung, bei der ein zur
Verwendung in einer elektrischer Unterstation geeigneter
Transformator Perfluorkohlenstoff als Kühlflüssigkeit verwendet,
die den Transformatorkern umgibt, wobei ein Außengehäuse
Schwefelhexafluorid enthält.
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Wegen der zunehmenden Grundstückskosten erfolgten Vorschläge
zu elektrischen Unterstationen, die unter der Erde liegen.
Jedoch wurde erkannt, dass dann erhöhte Feuergefahr besteht,
wenn Standard-Trennschalter verwendet werden. In
unvermeidlicher Weise ist das Hydrauliksystem nicht vollständig
flüssigkeitsdicht, und Hydraulikflüssigkeit leckt dann aus. Da
die Hydraulikflüssigkeit unter Druck stehen kann, kann das
Leck in Form eines Sprays vorliegen, wodurch Mineralöldampf
erzeugt wird. Derartiger Mineralöldampf ist
hoch-verbrennbar, so dass deutliche Feuergefahr besteht.
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Daher schlägt eine erste Erscheinungsform der Erfindung vor,
dass die Hydraulikflüssigkeit eine solche ist, die eine hohe
Entflammungstemperatur aufweist. Vorzugsweise ist die
Hydraulikflüssigkeit nicht brennbar, jedoch können auch
Flüssigkeiten verwendet werden, die bei Temperaturen nicht
entflammbar sind, wie sie wahrscheinlich bei einer elektrischen
Unterstation auftreten. Normalerweise sind Flüssigkeiten mit
einer Entflammungstemperatur über 300 ºC geeignet. Wenn eine
Flüssigkeit mit einer derartig hohen Entflammungstemperatur
verwendet wird, ist die Gefahr eines Feuers oder einer
Explosion aufgrund einer Verbrennung der ausleckenden
Hydraulikflüssigkeit deutlich verringert. So sind derartige
Hydraulikflüssigkeiten in elektrischen Unterstationen unter
der Erde besonders vorteilhaft. Jedoch können sie auch bei
anderen elektrischen Unterstationen verwendet werden.
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Bei einer Entwicklung der Erfindung verfügt das
Hydrauliksystem über einen abgedichteten Behälter für die
Hydraulikflüssigkeit. Ohne eine derartige Abdichtung besteht die
Gefahr, dass Hydraulikflüssigkeit verdampft, insbesondere
dann, wenn irgendeine bekannte Flüssigkeit mit hoher
Entflammungstemperatur verwendet wird. Da jedoch ein derartiger
Behälter normalerweise nicht mit der Hydraulikflüssigkeit
aufgefüllt ist, besteht ein Problem dahingehend, dass der
Druck im Behälter über der Flüssigkeit eine Änderung durch
Änderungen der Betriebstemperatur usw. erfährt. Daher
schlägt die Erfindung bei einer weiteren Entwicklung vor,
dass ein derartiger abgedichteter Behälter eine Expansions
kammer aufweist, die mit seinem Inneren in Verbindung steht,
wobei das Volumen dieser Expansionskammer vorzugsweise
variabel ist. Auf diese Weise können Druckänderungen innerhalb
des Behälters über der Hydraulikflüssigkeit durch Änderungen
des Volumens der Expansionskammer aufgefangen werden.
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Wie oben angegeben, können vorhandene Schaltmechanismen ein
hydraulisches Betätigungssystem aufweisen, das in ein
Gehäuse eingeschlossen ist, und die erste Erscheinungsform der
Erfindung schlägt vor, dass ein derartiges Gehäuse
abgedichtet und mit einem Gas gefüllt ist, das keine Verbrennung in
ihm unterstützt. Auf diese Weise ist die Explosionsgefahr
weiter verringert.
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Wenn ein derartiges abgedichtetes Gehäuse vorhanden ist,
sollte es zumindest das hydraulische Betätigungssystem des
Schaltmechanismus umschließen Es kann sich ferner soweit
erstrecken, dass es zumindest einen Teil des beweglichen
Elements des Schaltelements einschließt, wenn dies erwunscht
ist.
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Vorzugsweise enthält das abgedichtete Gehäuse einen Sensor
zum Erfassen der Dichte, des Drucks und/oder der Temperatur
des Gases in diesem Gehäuse. Wenn das Gehäuse abgedichtet
ist, besteht das Problem, dass der Druck innerhalb desselben
bei Änderungen der Betriebstemperatur variieren kann, und
daher schlägt eine andere Entwicklung der Erfindung vor,
dass ein derartiges abgedichtetes Gehäuse eine
Expansionskammer mit vorzugsweise variablem Volumen aufweist. Auf
diese Weise können, ähnlich wie bei der Expansionskammer des
Behälters für die Hydraulikflüssigkeit, Druckänderungen
durch Volumenänderungen der Expansionskammer aufgefangen
werden.
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Die Hydraulikflüssigkeit mit hoher Entflammungstemperatur
kann Perfluorkohlenstoff, Silikonöl oder Kohlenwasserstofföl
sein. Das Gas, das keine Verbrennung unterstützt, kann
Stickstoff, Argon, Helium oder Schwefelhexafluorid sein. Es
sei darauf hingewiesen, dass die Verwendung von
Perfluorkohlenstoff als Hydraulikflüssigkeit den weiteren Vorteil
liefert, dass die kinematische Viskosität von
Perfluorkohlenstoff ungefähr ein Zehntel derjenigen von Mineralöl ist.
Dies führt zu einer schnelleren Strömung der
Hydraulikflüssigkeit, was zu schnellerem Ansprechverhalten führt.
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Nun werden Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen
beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Schaltmechanismus für
eine elektrische Unterstation als erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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Fig. 2 zeigt einen in einem herkömmlichen Hydrauliksystem
verwendeten Behälter;
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Fig. 3 zeigt einen modifizierten Behälter, wie er beim
Ausführungsbeispiel von Fig. 1 verwendet werden kann;
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Fig. 4 zeigt einen weiteren modifizierten Behälter, wie er
beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 verwendet werden kann;
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht durch einen weiteren
Schaltmechanismus, der die Erfindung verkörpern kann;
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Fig. 6 ist eine Ansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 5;
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Fig. 7 ist eine Schnittansicht durch einen Schaltmechanismus
eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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Fig. 8 ist eine Stirnansicht eines Schaltmechanismus als
viertem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 9 ist eine Schnittansicht durch einen Schaltmechanismus
als fünftem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 10 ist eine Stirnansicht eines Schaltmechanismus als
sechstem Ausführungsbeispiel der erfindung; und
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Fig. 11 ist eine Schnittansicht durch einen
Schaltmechanismus als siebtem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein erstes
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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In Fig. 1 ist eine gas-isolierte Schaltvorrichtung 8, die
Teil eines Schaltmechanismus für eine unter der Erde
befindliche Unterstation bildet, mit einem isolierenden Medium wie
SF&sub6;-Gas versehen, das in ein Gefäß in Form eines
Gasbehälters 2 dicht eingeschlossen ist, und ein
Hauptschaltkreisleiter 4 wird in diesem Behälter 2 durch ein isolierendes
Material 3 gehalten. Ein als Trennschalter wirkender
Schaltabschnitt 7 ist im mittleren Teil des
Hauptschaltkreisleiters 4 elektrisch in Reihe mit diesem vorhanden. Dieser
Schaltabschnitt 7 verfügt über feststehende Kontakte 5 und
einen beweglichen Kontakt 6. Der bewegliche Kontakt 6 ist
mit einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 über einen
Stab loa verbunden, der elektrisch gegen den
Hauptschaltkreisleiter 4 isoliert ist und durch das hydraulische
Betätigungssystem der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1
verstellbar ist.
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Die hydraulische Betätigungsvorrichtung 1 verfügt über einen
Betätigungszylinder 9, der verschiebbar auf einen mit der
Stange 10a verbundenen Betätigungskolben 10 gesetzt ist, ein
Steuerventil 13 zum Steuern des Betriebs dieses
Betätigungszylinders, eine Hydraulikpumpe 11, einen Druckspeicher 12
zum Speichern von Arbeitsflüssigkeit hohen Drucks, wie sie
von der Hydraulikpumpe 11 geliefert wird, und Servoventile
für einen offenen Kreis und einen geschlossenen Kreis (nicht
dargestellt).
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Das Innere des Betätigungszylinders 9 ist durch den
Betätigungskolben 10 in eine an die Stange 10a angrenzende
Flüssigkeitskammer 9a und eine an das Steuerventil 13
angrenzende Flüssigkeitskammer 9b unterteilt. Die Flüssigkeitskammer
9a steht in dauernder Verbindung mit dem Druckspeicher 12,
während die Verbindung der Flüssigkeitskammer 9b mit der
Hydraulikflüssigkeit durch das Steuerventil 13 zwischen der
Hydraulikpumpe 11, über eine Niederdruckleitung 21, und dem
Druckspeicher 12, über eine Hochdruckleitung 20,
umgeschaltet
wird.
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Eine Flüssigkeitskammer 13a des Steuerventils 13 erhält
Arbeitsflüssigkeit unter hohem Druck, die als Antriebskraft
für einen Plunger 14 dient, oder er wird von ihr durch
dieses Ventil weggenommen. Diese Versorgung oder Wegnahme wird
durch ein nichtdargestelltes Servoventil sowie
Versorgungsoder Wegnahmeschalter für die Verbindung der
Flüssigkeitskammer 9b zu Hydraulikflüssigkeit gesteuert.
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Ferner verfügt die Hydraulikpumpe 11 über einen
Flüssigkeitsbehälter 15 und einen Motor 17 zum Antreiben einer
Pumpe 16. Der Flüssigkeitsbehälter 15 ist gut abgedichtet.
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Die Arbeitsflüssigkeit in der hydraulischen
Betätigungsvorrichtung ist eine unbrennbare Flüssigkeit wie eine
Perfluorkohlenstoff-Verbindung.
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Fig. 1 entspricht dem Zustand des Schaltabschnitts 7 mit of
fenem Schaltkreis, in dem die Flüssigkeitskammer 9a und die
Flüssigkeitskammer 13b des Steuerventils 13, dessen
Ventilsitz geschlossen ist, mit dem Druckspeicher 12 verbunden
sind, wobei Arbeitsflüssigkeit hohen Drucks einwirkt,
wodurch die Flüssigkeitskammer 9a eine nach unten wirkende
Kraft auf den Betätigungskolben 10 ausübt, so dass die
Stange loa den beweglichen Kontakt 6 in der Position mit offenem
Schaitkreis hält.
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Wenn ein Befehl für einen geschlossenen Schaltkreis erteilt
wird, wird das Servoventil (nicht dargestellt) für den
geschlossenen Schaltkreis betätigt und es strömt
Arbeitsflüssigkeit unter hohem Druck in die Flüssigkeitskammer 13a und
der Plunger 14 wird nach rechts in Fig. 1 angetrieben. Im
Ergebnis wird der Ventilsitz 13d geschlossen und der
Ventilsitz 13c geöffnet, wodurch die Flüssigkeitskammer 9b über
den Ventilsitz 13c mit dem Druckspeicher 12 verbunden wird.
Der Betätigungskolben 10 ist mit der Stange 10a verbunden,
was eine Flächendifferenz zwischen der Ober- und der
Unterseite (den Druckaufnahmeflächen) hervorruft, so dass eine
nach oben wirkende Kraft einwirkt und der bewegliche Kontakt
6 durch die Bewegung der Stange 10a angetrieben wird, um
einen geschlossenen Schaltkreis zu errichten.
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Um auf einen offenen Schaltkreis umzuschalten, wird
Arbeitsflüssigkeit unter hohem Druck in der Flüssigkeitskammer 13a
durch das Servoventil (nicht dargestellt) für den offenen
Schaltkreis ausgegeben, der Plunger 14 wird in Fig. 1 nach
links angetrieben, um in die in der Figur dargestellte
Position gebracht zu werden, die Flüssigkeitskammer 9b steht
über den Ventilsitz 13d und die Niederdruckleitung 21 mit
der Hydraulikpumpe 11 in Verbindung, und der
Betätigungskolben 10 wird durch die Arbeitsflüssigkeit in der
Flüssigkeitskammer 9a nach unten angetrieben.
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Wie oben beschrieben, ist in dieser hydraulischen
Betätigungsvorrichtung eine unbrennbare Flüssigkeit als
Arbeitsflüssigkeit verwendet, wodurch selbst dann, wenn diese
Arbeitsflüssigkeit aus der Leitung und dem abgedichteten
Abschnitt herausströmen sollte, die Möglichkeit einer
Feuerverursachung gering ist und keine Möglichkeit besteht, dass
die gasisolierte Schaltvorrichtung beschädigt wird, wodurch
die Möglichkeit besteht, dass das isoliertende Medium
ausströmt. So kann der Schaltmechanismus mit hoher Sicherheit
in einer Unterstation unter der Erde verwendet werden.
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Ferner ist in einer Unterstation unter der Erde ein
Transformator vorhanden, der mit der gasisolierten
Schaltvorrichtung verbunden ist. In jüngerer Zeit wurde im oben genannten
Artikel von Mukaiyana et al ein unbrennbarer Transformator
vom isolierenden Verbundtyp unter Verwendung einer
Perfluorkohlenstoff-Verbindung
zur Kühlung und von SF&sub6;-Gas als
Isoliermedium vorgeschlagen. Wenn als unbrennbare Flüssigkeit
eine Perfluorkohlenstoffverbindung verwendet ist, nutzen
der Schaltmechanismus und der Transformator dieselbe
Flüssigkeit, was wirtschaftlich günstig ist und die Wartung
vereinfacht.
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Es sei darauf hingewiesen, dass keine vollständige
Unbrennbarkeit erforderlich ist, vorausgesetzt, dass die
Entflammungstemperatur der Hydraulikflüssigkeit ausreichend hoch
dafür ist, dass bei den Temperaturen, wie sie bei einer
elektrischen Unterstation auftreten, keine Verbrennung
auftritt. Es wird davon ausgegangen, dass
Entflammungstemperaturen über 300 ºC zufriedenstellend sind. So kann eine
Flüssigkeit mit hoher Entflammungstemperatur (nachfolgend als
"entflammungsresistente Flüssigkeit") wie Silikonöl oder
Kohlenwasserstofföl als Arbeitsflüssigkeit im hydraulischen
Betätigungssystem verwendet werden, wobei Effekte erzielt
werden können, die im Wesentlichen identisch mit den oben
erörterten sind.
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Es sei auch darauf hingewiesen, dass die kinematische
Energie von Mineralöl 7,5 x 10&sup6; m²/s beträgt, während diejenige
von Perfluorkohlenstoff 0,8 x 10&sup6; m²/s beträgt. Demgemäß ist
die kinematische Viskosität von Perfluorkohlenwasserstoff
ungefähr ein Zehntel derjenigen von Mineralöl, so dass es
möglich sein sollte, dass das hydraulische Betätigungssystem
eine kurze Ansprechzeit aufweist.
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Fig. 3 ist ein Längsschnitt, der einen Teil eines
Schaltmechanismus für eine unter der Erde befindliche Unterstation
zeigt, der eine Modifizierung des ersten
Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, d.h. mit einer Flüssigkeitspumpe
11, die gegenüber der in Fig. 1 dargestellten modifiziert
ist.
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Zum Vergleich zeigt Fig. 2 die herkömmliche
Flüssigkeitspumpe, und es ist eine Gas-Einlass/Auslass-Öffnung 19 an der
Oberseite des herkömmlichen Flüssigkeitsbehälters 15
ausgebildet. Jedoch ist in Fig. 3 eine Expansionskammer in Form
eines Hilfsbehälters 23 mit dem Flüssigkeitsbehälter 15
verbunden, anstatt dass die Gas-Einlass/Auslass-Öffnung 19
vorhanden ist, so dass der Flüssigkeitsbehälter 15 eine gut
abgedichtete Konstruktion aufweisen kann.
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Wenn als Arbeitsflüssigkeit eine
Perfluorkohlenstoffverbindung verwendet wird, hat deren Siedepunkt den niedrigen Wert
von ungefähr 100 ºC, was die Verdampfungswahrscheinlichkeit
erhöht. Daher nimmt, wenn, wie beim Stand der Technik, eine
Gas-Einlass/Auslass-Öffnung 19 vorhanden ist, die
Flüssigkeitsmenge aufgrund von Verdampfung von der Oberfläche 18
der Flüssigkeit ab, und aufgrund des verdampften Gases
ergibt sich ein Sauerstoffmangel in der Unterstation unter der
Erde. Jedoch verfügt der Flüssigkeitsbehälter über eine gut
abgedichtete Konstruktion, wie in den Fig. 1 und 3
dargestellt, so dass dieser Mangel nicht auftreten muss. Wenn der
Hilfsbehälter 23 vorhanden ist, wie in Fig. 3 dargestellt,
kann ein herkmmlicher Flüssigkeitsbehälter mit nur kleiner
Modifizierung verwendet werden. Ferner steigt der Druck im
Flüssigkeitsbehälter 15 an, wenn das Niveau der
Flüssigkeitsoberfläche 18 der Arbeitsflüssigkeit im
Flüssigkeitsbehälter 15 durch die Bewegung der Arbeitsflüssigkeit während
des Ein- und Ausschaltvorgangs oder durch Änderungen der
Umgebungstemperatur variiert. Dies beschränkt z.B. die
Flüssigkeitsrate aus der in Fig. 1 dargestellten
Niederdruckleitung 21, und so wird die Charakteristik der Schaltvorgänge
nachteilig beeinflusst. Jedoch ermöglicht es das Hinzufügen
des in Fig. 3 dargestellten Hilfsbehälters 23,
Druckschwankungen im Flüssigkeitsbehälter 15 zu verringern, so dass
eine stabilere Charakteristik des Schaltvorgangs erzielt
werden
kann. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verbindung 23a
zwischen dem Behälter 15 und dem Hilfsbehälter 23 so lang
sein kann, wie es erforderlich ist.
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Fig. 4 ist ein Längsschnitt, der eine Flüssigkeitspumpe 11
zeigt, bei der dieses Problem weiter berücksichtigt ist. Bei
der in Fig. 4 dargestellten Anordnung ist ein expandierbares
Bauelement 24 wie ein an seinem oberen Ende abgedichteter
Baig an der Oberseite des Flüssigkeitsbehälters 15
vorhanden, so dass eine abgedichtete Konstruktion verwendet ist,
bei der sich das expandierbare Bauteil 24 in seiner axialen
Richtung ausdehnen kann, wenn der Druck im
Flüssigkeitsbehälter 15 ansteigt. Dies ermöglicht eine Zunahme des
effektiven Volumens des Flüssigkeitsbehälters 15. Die Expansion
oder Kontraktion des expandierbaren Bauteils 24 in dessen
axialer Richtung kann durch ein Führungselement 25 geführt
werden.
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Gemäß dieser Anordnung folgt das expandierbare Bauteil 24
den Druckschwankungen im Flüssigkeitsbehälter 15, so dass
Druckschwankungen unterdrückt werden können, um eine stabile
Charakteristik der Schaltvorgänge zu erzielen. Bei dieser
Anordnung ist ein expandierbares Bauteil 24 verwendet, das
in axialer Richtung expandierbar oder kontrahierbar ist.
Jedoch kann eine beliebige Expansionskammer mit variablem
Volumen vorhanden sein, um eine Zunahme oder Abnahme des
effektiven Volumens des Flüssigkeitsbehälters 15 auf
Druckschwankungen in diesem hin zu ermöglichen.
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Wie oben beschrieben, ist gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel eine unbrennbare Flüssigkeit oder eine
entflammungsresistente Flüssigkeit als Arbeitsflüssigkeit im hydraulischen
Betätigungssystem verwendet, das als Teil eines
Schaltmechanismus für eine Unterstation unter der Erde verwendet wird.
So ergibt sich selbst dann, wenn etwas Arbeitsflüssigkeit
auslecken sollte, kein Feuer und keine Explosion, so dass
die Arbeitsflüssigkeit für eine gasisolierte
Schaltvorrichtung einer Unterstation unter der Erde geeignet ist, da sie
einen sichereren Schaltmechanismus für eine derartige
Unterstation unter der Erde liefern kann.
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Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen ein zweites
Ausführungsbeispiel der Erfindung. In den Fig. 5 und 6 sind Bauteile,
die Bauteile beim ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1
entsprechen, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet.
Zunächst verfügt der Schaltmechanismus über ein hydraulisches
Betätigungssystem mit einem Betätigungszylinder 9, einem
Behälter 15 für eine hydraulische Pumpe, Leitungen 20, 35, 36,
37 und einen Druckschalter 38. Alle diese Bauteile liegen
innerhalb eines Gehäuses 39. Beim Ausführungsbeispiel der
Fig. 5 und 6 liegt der Druckspeicher 12 außerhalb des
Gehäuses 39, jedoch kann er, falls erwünscht, innerhalb dieses
Gehäuses 39 liegen.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen ebenfalls einen Behälter 41, in dem
der Trennschalterteil eines Gasgefüllten
Prototyp-Trennschalters liegt, einen Stützrahmen 43 und ein Gehäuse 44 für
die Stange 11a, die durch die hydraulische
Betätigungsschaltung verstellt wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Struktur des
Ausführungsbeispiels der Fig. 5 und 6 im Wesentlichen dieselbe wie
im Dokument JP-A-1-220320 ist. Jedoch weist gemäß der
Erfindung die im zugehörigen hydraulischen Betätigungssystem
verwendete Hydraulikflüssigkeit hohe Entflammungstemperatur
auf, oder sie ist unbrennbar.
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Wenn das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 den Lehren des
Dokuments JP-A-1-220320 folgen würde, wäre das Gehäuse 39
nicht abgedichtet. Daher kann dieses Gehäuse 39 ein Gemisch
aus Luft und Dampf der Hydraulikflüssigkeit enthalten. Wenn
dieser Dampf unbrennbar ist, besteht keine tatsächliche
Gefahr eines Feuers oder einer Explosion. Wenn jedoch die
Entflammungstemperatur der Hydraulikflüssigkeit niedrig ist,
kann im Gehäuse 39 eine Explosion entstehen. Ferner kann
eine Explosion im Gehäuse 39 das Gefäß beschädigen, das den
Hauptleiter enthält (siehe Fig. 1), wodurch SF&sub6;-Gas
ausgegeben würde und es auch zu einem Sauerstoffmangel um die
Unterstation käme.
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So schlägt die Erfindung vor, dass das Gehäuse 39
abgedichtet ist und mit einem Gas gefüllt ist, das keine Verbrennung
in ihm unterstützt. Nun werden Ausführungsbeispiele
beschrieben, mit denen dies erzielt wird.
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In der folgenden Beschreibung wird auf Inertgase und
"unbrennbare" Gase Bezug genommen. Inertgase fördern keine
Verbrennung und sie reagieren auch nicht. Jedoch können einige
Gase, die reagieren (und demgemäß nicht inert sind), wie
SF&sub6;, bei der Erfindung immer noch genutzt werden. Daher wird
"unbrennbar" im Sinn eines Gases verwendet, das keine
Verbrennung in ihm unterstützt, statt im Sinn eines Gases, das
nicht selbst brennt.
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Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines dritten
Ausführungsbeispiels eines Schaltmechanismus eines gasgefüllten
Trennschalters, wobei der Unterschied zwischen diesem
Ausführungsbeispiel und demjenigen der Fig. 5 und 6 darin liegt,
dass das Gehäuse 39 abgedichtet ist und dessen hohles
Inneres 31 mit einem Inertgas oder unbrennbaren Gas gefüllt ist.
In das Gehäuse 39 kann ein Handloch zum Untersuchen des
Inneren des Gehäuses 39 eingebohrt sein, vorausgesetzt, dass
dieses Loch durch eine Abdeckung 46 abgedichtet ist. Dieser
Aufbau verhindert Feuer- und Explosionsgefahren, da selbst
dann, wenn Hydraulikflüssigkeit aus einer Verbindungsstelle
im Leitungssystem des hydraulischen Betätigungssystems oder
aus einem ölabgedichteten Abschnitt ausleckt und dann eine
Zündquelle vorhanden ist, das Inertgas oder unbrennbare Gas
eine Verbrennung der Hydraulikflüssigkeit verhindert.
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Zu Beispielen für geeignete Inert- oder unbrennbare Gase
gehören Stickstoff, Argon und Helium. Es ist auch möglich, SF&sub6;
zu verwenden, wie es allgemein als Bogenunterdrückungs- und
Isoliergas für gasisolierte elektrische Ausrüstungen wie
gasgefüllte Puffer-Trennschalter verwendet wird. Da ein
derartiges Inert- oder unbrennbares Gas vorhanden ist, können
auch Korrosion der Komponenten innerhalb des Gehäuses 39 und
Oxidation und Beeinträchtigung der Hydraulikflüssigkeit des
hydraulischen Betätigungssystems verhindert werden.
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Der Druck des Inert- oder unbrennbaren Gases entspricht
vorzugsweise im Wesentlichen dem Atmosphärendruck, so dass das
Gehäuse 15 ausreichende mechanische Festigkeit aufweist. So
ist ein Auslecken von Gas aus dem Gehäuse 39
unwahrscheinlich, und das Gas beeinflusst die Hydraulikpumpe 11 der
hydraulischen Betätigungsvorrichtung nicht.
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Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
das im Wesentlichen dem in Fig. 7 dargestellten
Ausführungsbeispiel bei einer Betrachtung entlang der Linie II-II
ähnlich ist. Bauteile beim vierten Ausführungsbeispiel, die
solchen beim dritten Ausführungsbeispiel entsprechen, sind
mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Jedoch enthält
das vierte Ausführungsbeispiel eine ausschließliche
Vakuumpumpe 47 außerhalb des Gehäuses 39. Auch liegt im Gehäuse 39
eine Überwachungsvorrichtung 48 zum Überwachen mindestens
der Dichte, des Drucks oder der Temperatur als
Zustandsparameter des Gases innerhalb des Gehäuses 39. Das Gehäuse 39
kann dadurch mit Inert- oder unbrennbarem Gas gefüllt
werden, dass die innen befindliche Luft dadurch durch
Inert-
oder unbrennbares Gas ersetzt wird, dass das dafür gesorgt
wird, dass das letztere in das Gehäuse 39 strömt. Jedoch ist
es bevorzugt, die Luft unter Verwendung der Vakuumpumpe 47
vollständig auszupumpen und dann das Inert- oder unbrennbare
Gas zuzuführen. Das Bereitstellen der Vakuumpumpe 47
verbessert den Arbeitswirkungsgrad bei der Inspektion. Da eine
Überwachungsvorrichtung 48 zum Überwachen der Dichte, des
Drucks und/oder der Temperatur des Gases innerhalb des
Gehäuses 39 vorhanden ist, die den Gaszustand überwacht, kann
die Zuverlässigkeit bei der Erfassung eines Gaslecks
verbessert werden.
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Fig. 9 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Erneut ist dieses Ausführungsbeispiel dem dritten
Ausführungsbeispiel ähnlich, und entsprechende Teile sind durch
dieselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Dieses
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel dadurch, dass eine Verbindungsöffnung 49
zwischen dem das hydraulische Betätigungssystem
umschließenden Gehäuse 39 und demjenigen Gehäuse 44 vorhanden ist, das
einen Teil des beweglichen Elements des Schaltmechanismus
einschließt. Das Gehäuse 44 ist ein abgedichteter Behälter,
so dass es mit einem Inert- oder unbrennbaren Gas gefüllt
werden kann. So bilden das Gehäuse 39 und das Gehäuse 44
eine abgedichtete Einheit, die mit Inert- oder unbrennbarem
Gas gefüllt ist. Diese Konstruktion bietet dieselben
Vorteile wie die des Ausführungsbeispiels von Fig. 7, jedoch mit
Erweiterung auf das Gehäuse 44.
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Fig. 10 ist eine Seitenansicht eines sechsten
Ausführungsbeispiels, das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel von
Fig. 9, gesehen entlang der Linie IV-IV, ähnlich ist.
Bauteile, die Bauteilen beim fünften Ausführungsbeispiel von
Fig. 9 entsprechen, sind durch dieselben Bezugszahlen
gekennzeichnet. In Fig. 10 weist das Gehäuse 50 Zylinderform
auf, und diese Anordnung hat den Vorteil, dass die
Herstellung des Gehäuses einfacher als für ein rechteckiges Gehäuse
ist. Ferner kann SF&sub6;-Gas mit demselben Druck wie dem des
Behälters 41, der den Trennschalterteil enthält, verwendet
werden, und es kann die Gashandhabung innerhalb des Gehäuses
50 vereinfacht werden.
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Fig. 11 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Unterschied dieses Ausführungsbeispiels gegenüber den
vorstehenden Ausführungsbeispielen liegt darin, dass es eine
Volumenänderungsvorrichtung zum automatischen Ändern des
Innenvolumens des Gehäuses 39 abhängig von dessen Innendruck
aufweist. Die Volumenänderungsvorrichtung besteht bei diesem
Ausführungsbeispiel aus einem Balg 51. Da der Innendruck des
Gehäuses 39 trotz Änderungen der Umgebungstemperatur immer
den Atmosphärendruck halten kann, muss die mechanische
Festigkeit des Gehäuses 39 nicht übermäßig hoch sein.
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Gemäß dem dritten bis siebten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist das hydraulische Betätigungssystem in ein
abgedichtetes Gehäuse eingeschlossen, das mit einem Inert- oder
unbrennbaren Gas gefüllt ist. Demgemäß können Feuer- und
Explosionsgefahren selbst dann verhindert werden, wenn ein
Ölleck aus der hydraulischen Betätigungsvorrichtung auftritt
und gleichzeitig eine Zündquelle vorhanden ist.
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Das dritte bis siebte Ausführungsbeispiel der Erfindung
können eine Hydraulikflüssigkeit mit hoher
Entflammungstemperatur verwenden, wie beim ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel. Da jedoch die Gefahr von Feuer oder Explosion selbst
beim Auftreten eines Lecks minimiert ist, können das dritte
bis siebte Ausführungsbeispiel Mineralöl verwenden.