CH200798A

CH200798A - Hochspannungsschaltzelle.

Info

Publication number: CH200798A
Authority: CH
Inventors: Gesellschaft Fuer Elec Haftung
Original assignee: Electrotech Erzeugnisse Gmbh
Priority date: 1936-06-12
Filing date: 1937-06-07
Publication date: 1938-10-31

Description

H ochsp annungsschaltzelle. Die Aufgabe ,der Erfindung besteht dar in, eine Hochspannungsschaltzelle mit rela tiv geringen Abmessungen zu schaffen..

Es sind sogenanüte guss:gekapselte Schalt anlagen, bekannt, die einen verhältnismässig geringen Platzhedarf haben;

. Diese gekapsel- ten Anlagen verwenden zur Isolation vor nehmlich101 oder eine das ganze Innere ,der Zelle ausfüllende Isoliermasse. Diese Iso- lation besitzt mehrere schssrerwiegende NaGh- teile. Vor allem werden die Anlagen, dadurch Brand- und explosionsgefährlich,

die be- triebswichtigen .Schalterteile sind schlecht zu gänglich, und wesentliche Teile sind nicht von aussen sichtbar. Ferner treten sowohl am, Iso- lieröl, als auch an d-er Vergussmmse im Laufe der Betriebszeit Alterunb erscheinungen auf, besonders an hochbeanspruchten Stellen, und es besteht keine absolute Gewähr für ,

die ein- heitliche Beschaffenheit des in der Regel nicht sichtbaren Isolierstoffes. Es ist auch schon verschiedentlich vorgeschlagen wor- den, Schaltanlagen mit Pressigas zu isolieren, um die Abmessungen. möglichst zu verklei nern.

Auch,die Anwendung von Pressgas hat sieh indessen nicht bewährt und birgt in sieh verschiedene Gefahren, wie Dichtun,gsschwie- rigkeiten und Explosionsgefahr.

Die Erfindung betrifft eine Hochspan- nungescbaltzeHe mit Leistungsschaltern und besteht darin, .dass zwüohen den in der Scha tzelle untergebrachten;

Schalt- und Messgeräten und zwischen den Schalt- und Messgeräten und,

den .äussern Wandungen der Zelle unter Vermeidung von Ü1 oder die Zelle ausfüllender Isoliermaasse feste Isolier- formstüake angeordnet sind. Durch. diese Verringerung der Abstände an allen:

. mass,- gebenden Stellen kann. man Schaltanlagen von sehr kleinen Abmessungen erhalten.

Besonders günstige Verhältnisse erhält man, wenn als Leütungsschalter sogenannte ölfreie oder auch ölarme Schalter verwendet werden,(Druckgasschalter, Expansionsschal- ter und dergl.).

Eine sehr günstige Anordnung mit grosser Betriebssicherheit und kleinem Raumbedarf erhält man, wenn man die kürzesten Raum abstände zwischen den spannungsführenden Teilen etwa zu ein Drittes der vollen;

Schlag- weite wählt.

Dem Begriff "Schlagweite" sind dabei die Werte zugrunde .gelegt, die in den Vor- schriften im Vorschriftenbuch des Verban des Deutscher Elektrotechniker, Abschnitt 0670;

r1929, "Regeln für die Konstruktion, Prüfung und Verwendung von Wechsel- strom-Hochspannungsgeräten für Schaltan lagen" R. E. H./1929, Tafel 2, enthalten sind.

Zur Erzielung grösserer Zugänglichkeit können die Trennwände entfernbar sein. Bei einer solchen Anordnung kann man die Iso lation erforderlichenfalls mühelos von Zeit zu Zeit erneuern,

indem man die Trenn wände auswechselt. Als Isoliermaterial für die Trennwände kommt solches von hoher Durchsohlagsifestigkeit, z.

B. Hartpapier, Hartleinen, keramisches Isoliermaterial, in Betracht. Ferner empfiehlt sich die Verwen dung solchen Isoliermaterials, welches keine Neigung zur Kriechpfadbildung zeigt (Fiber, Anilinharz, Hartgummi und dergl.).

In der Zeichnung zeigen Fig. 1. und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des Erfin- dungsgegenstandes, und zwar stellt die Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer dreipöligen Schaltzelle mit Doppelsammelschienensystem im Aufriss und Fig. 2 im Grundriss dar;

der G.rundrib ist nach der Schnittebene x-x in Fig. 1 gezeichnet. 1, 2, 3 sind die drei Pole eines ölfreien Leistungsschalters, der hier als Expansionsschalter ausgebildet ist.

Die Raumauenutzung ist dadurch verbessert, daB der Mittelpol 2 mit seinem weiter ausladen- den rechten Teil gegenüber den Aussenpolen 1 und 3 vernetzt angeordnet ist.

Mit 4 ist das feststehende Sohalbstück des Expansions- schalters bezeichnet, mit 5 die elastische Ex- pansionskammer; 6 ist der bewegliche Schalt stift, 7 das Antriebsgestänge. Der Leistungs- schalter besitzt unmittelbar angebaute Trenn- sehalter.

An dem untern Teil des Gehäuses ist das festnde Kontaktstück 8 für das Trennmesser 13 angebaut. Der obere Teil des Gehäuses trägt zwei Trennmesser 9 und 9a mit ihren Drehlegern 10 und 10a. 11 ist ein Stromwandler,

der unterhalb des nach links ausladenden Kopfteils des unsym- metrisch ausgebildeten Leistungchelters 1 raumsparend untergebracht ist. Er trägt das Drehlager 12 für das untere Trennmesser 13.

Das feste Gegensahahstück 14 des Trenn messers wird von dem Stützisolator 15 ge- tragen. Dieser ist a.Js Weitschirmisolator mit besonders kleiner Bauhöhe ausgeführt. 16 ist das Stromzuführungskabel, 21-21a,

22-2.2a, 23-23a sind die Doppelsammelschienen der drei Phasen. Die von gebilde- ten sind v,,M Isolatoren 24 umhüllt (vergleiche 1-I)

. "Die Sammel- schienen tragen. unmittelbar die festen Gegen schaltstücke 25,26, 27 bezw. 25a, 26a, 27a für .die Trennschaltmas ser 9, 9a.

Die Schalt stücks 25ca, 26a, 217a sind gegen die Schalt stücke 215 usw. versetzt, angeoMnet, so da8 in der punktiert angedeuten geschlossenen Trennschalterstellung sofort zu sehen'ist,

ob die Trennschalter auf das richtige Sammel- schienensystem eingeschaltet sind. Die Stel lung der Trennschalter kann durch in das Gehäuse eingesetzte Fenster von aussen sicht- bar gemacht werden.

An allen für die Gesamtabmeseungen der Schaltansage massgebenden Stellen, nämlich in der Breibenrrichtung an den Stellen A, B, C und H, J und in der Tiefenriehtung an den Stellen D, E, F,

0 ist der direkte Abstand zwischen Leitern ungleichen Potentiaäs wesentlich geringer gehalten als die (brr) genormte Schlagweite (siehe VD@rschrif- ten),

und. zwar dank der an diesen Stellen vorhandenen Isolierwöne %8 bezw. des Iso- lierbelaoges 29 des geemdeWn Gehäuses 30 und des Isolierbelages 31 des Stromwandlers 11,

welche Isolationen beim Auftreten von Überspannungen einen Durchbruch der Iso- lation verhindern. iSowohl der Isolierbelag 31 des Stromwandlers 11, als auch die Trennwände 26 umhüllen die einzelnen Schalterpole also in Form von isolierenden Bechern.

Nur die freien Trennstrecken K und L weisen die vovgeschriebenen .Schlag weiten auf, so dasst die .Schaltanlage span- n.ungssicher abgetrennt werden kann. Die Höhenbemessung der Schaltanlage ist da durch besonders .gering, dass die leitenden Gehäuse 1, 2'j, :8, des Leistungsschalters un mittelbar die festen Kontaktstücke 8 bezw. 1,0 tragen:.

Wie erwähnt, beginnt die Luft bei sehr geringen Abständen unter Einwirkung hoher Spannungen zu glimmen.

Dies kann dadurch vermieden werden., dass .die Isolierfarmstücke zwischen den ein zelnen spannungsführenden Teilen mit lei- tenden oder halbleitenden Belägen: versehen sind, :die mit den .gegenüberliegenden span- nungsführenden Teilen. elektrisch verbunden sind.

Als halbleitende Beläge können zum Beispiel Staniolbelääge gewählt werden. Un ter Umstäuden kann es vorteilhaft wein, neben den Belägen in den Isolierformstücken selbst noch leitende odeir halbleitende Ein lagen zu verwenden.

Auch für die_@e halb- leitenden Einlagen kann beispielsweise Sta- niol verwendet werden. Die Beläge und Ein lagen werden zweckmässig durch elektrische Verbindung mit geeigneten Spannungsquel len auf ein bestimmtes Potential gebracht, und zwar kann :

dies mit Hilfe von Spau- nungsteilern, Transformatoren oder andern Spannungsquellen :erzielt werden.. Auf diese \Weise wird eine möglichst günstige Bean- spruchung der Isol.ierformstücke erreicht.

Darch entsprechende Wahl der .Spannung oder, sowie auch gegebenenfalls kombiniert hiermit, durch entsprechende Wahl der Flächengrösse der einzelnen Beläge kann er- ieicht werden, :dass auch bei sehr hoher ,Span- nung und bei sehr ,geringen Abständen. auf der Oberfläche der Isolierfürmstücke und in den benachbarten Luftschichten keine ge fährliche F eldko@azentration eintritt. An :

den Enden (Rändern) der halbleitenden Beläge bezw. Einlagen kann eine Verstärkung des dazwischenliegenden Isoliermaterials ange wendet werden. Es kann auch. an die Beläge anschliessend ein Streifen aus Material mit erheblich. geringerer Leitfähigkeit angeord net werden, um auf :diese 'Weise Glimm- ers-cheinungen an den besonders .gefä:

lhrdeten Enden zu vermeiden. Auch ist es möglich, an :dien Enden die Beläge selbst in ab-ge- rundete Leiter verhältnismässig grösseren Durchmessers übergehen zu lassen, die auch ihrerseits in Isoliermaterial eingebettet sein können, um :auf diese Weise die Glimm- erscheinungen zu unterdrücken.

Fig. 3 und 4 zeigen nun ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, bei dem an Stellen wesentlich geringeren .

Luftabstandes der Belag der Trennwand mit -dem benachbarten Gerät durch einen Ausgleichsleiter verbunden: ist, um an diesen Stellen Glimmen der Luft unter der nor malen Betriebsspannung mit Sicherheit zu verhindern.

Fig. 3 und 4 stellen einen Ausschnitt aus einer Schaltzelle mit Expansionsschaltern dar.

Die Schaltkammern A, welche auf Stütz isolatoren B stehen, besitzen die besonders weit ausladenden Kopfteile C, in welchen die Auspufföffnungen für die bei der Ausschal- tung entstehenden Schaltgase und -.dämpfe sitzen.

An diesen weit ausladenden Teilen C ist die Isolation besonders, gefährdet. Bei- spielsweise werden sich die Linien der elek- trischen Feldstärke zwischen C und der lei tenden, geerdeten Gehäusewand D besonders stark zusammendrängen. Die als. Zylinder ausgebildete Isoliertrennwand E,

für welche die geerdete Gehäusewand D- einen äussern leitenden .Belag bildet, ist an ihrer Innen seite mit dem Belag F ausgerüstet, der durch ,den Ausglei:chsleiter G mit dem spannungs- führenden Schalterkopf C verbunden ist. Durch ,diesen Belag F ist nun die gefährdete :Stelle an dem ausladenden Teil C entlastet.

Beim Auftreten einer Überspannung können in dem Luftraum zwischen. C und F keine Glimmerscheiuungen auftreten, da der Be lag F das Potential des Belages: C hat. I-1 und J sind leitende Einlagen in der Trenn wand E, :durch welche :

die Spannungsbean- spruehung gleichmässig auf das DGelektri- kum der Trennwand verteilt wird und durch die Durchschläge verhindert werden.

Diese leitenden Einlagen sind grundsätzlich von der Kondensatordurchführung her bekannt. Zur besonderen Verstärkung der Sicherheit gegen Gleitüberschlag können am obern Ende der Trennwand noch die gestrichelt an gedeuteten Vorsprünge K als sog--nannte Ionenbarrieren angebracht sein.

Die Hüllen werden zweckmässig als naht- lose Zylinder ausgeführt. Als Isolierstoff kann man entweder eine hochwertige Faser stoffisolation (Hartpapier, Hartleinen) oder keramisches Isoliermaterial verwenden. Es empfiehlt sich, Isolierstoff zu verwenden, welcher eine möglichst geringe Neigung zu Kriechwegbildung aufweist, beispielsweise Fiber, Hartgummi und dergl.

Fig. 5 zeigt den Aufriss, Fig. 6 den Grundriss eines dritten Ausführungsbeispiels, das eine dreipolige .Schalteinheit, bestehend aus Expansionsschaltern mit unmittelbar aufgebauten Trennschaltern bildet. 1 sind die Expansionskammern, die auf Stütz isolatoren 2 aufgestellt sind. Die Schalter köpfe 3 tragen .die Trennschalter 4.

5 sind die Gegenschaltstücke der Trennschalter.

Jeder Pol der dreipoligen Schalteinheit ist von einem Isolierzylinder 6 umgeben, .der so lang ist, dass er auch noch den aufgebau ten Trennschalter umhüllt. Diese Isolier zylinder übernehmen hauptsächlich die Iso lation der spannungführenden Schalterteile gegen das geerdete Gehäuse bezw. Schalt gerüst 7. Sie bestehen aus einem hoch wertigen Isolierstoff, z. B.

Hartpapier. In- folgedessen können die kleinsten Abstände .,n" weit unter die Schlagweiten verringert werden, die in Schaltanlagen normaler Bau- art eingehalten. werden müssen. Die Zylin der können auch mit kreisrundem Quer schnitt ausgeführt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Hochspannungsschaltzelle mit Leistungs- schaltern, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen den in der Zelle untergebrachten Schalt- und Messgeräten und zwischen den Schalt- und Messgerä,ten und den.

äussern Wandungen der Zelle unter Vermeidung von Öl oder die Zelle ausfüllender Isoliermasse feste Isolierformstücke angeordnet sind.

UNTERANSPRüCHE: 1. Schaltzelle nach Patentanspraoh, da durch gekennzeichnet, dass die kürzesten Raumabstände zwischen den spannung- führenden Teilen etwa ein Drittel .der im Vorschriftenbuch des VDE., R. E. H. 1929, Tafel 2, festgelegten Schlagweiten betragen. 2.

Schaltzelle nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Isolier- formstücke entfernbar angeordnet sind. 3. .Schaltzelle nach PatentA;spruch, dadurch gekennzeichnet, daä l':' äe zwischen den spannungführenden Teilen angeordneten Isolierformstücke mit leitenden Belägen versehen sind.

4. Schaltzelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beläge auf den Isolierformstücken mit spannungführen- den Teilen elektrisch verbunden sind. 5. Schaltzelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierform- stücke mit leitenden Einlagen ausgeführt sind.

6.8chaltzelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierform- stüeke mit halbleitenden Einlagen aus- ,geführt sind. 7.

Schaltzelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierform- stücke Beläge und Einlagen aufweisen, denen durch elektrische Verbindung mit Spannungsquellen ein bestimmtes Poten tial aufgedrückt ist. B.

Schaltzelle nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass die Beläge an ihren Rändern mit Glimmsobutz versehen sind. 9. Schaltzelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in Luft liegen den einzelnen Pole der Zelle von Hüllen aus einem Ieelierstoff umgeben sind. 10.

Schaltzelle nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass die in Luft liegenden einzeln-en Pole der Zelle von isolierenden nahtlosen Zylindern umgeben sind. 11. Schaltzelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in Luft liegen den Pole der Zelle von isolierenden Be- chern umgeben sind. 12.

Schaltzelle nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gskennzeich- net, dass die in Luft liegenden einzelnen, Pole d-er Zelle von Hüllen umgeben sind, die mit Ionenbarrieren ausgerüstet sind.