DD295431A5 - Sammelschienenkomponente fuer feststoff-gasisolierte schaltanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sammelschienenkomponente fuer feststoffgasisolierte Schaltanlagen, welche aus einem mit Isoliergas gefuellten duennwandigen Blechbehaelter besteht, in welchem Anlagenelemente angeordnet sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Volumeneffekt fuer feststoffisolierte Leiter um eine Groeszenordnung zu reduzieren. Erfindungsgemaesz wird diese Aufgabe dadurch geloest, dasz die Leiter (6; 7) der Sammelschienenkomponente (1) in ihrer Gesamtlaenge je Phase in mehrere Teile aufgeteilt sind, wovon zwei oder mehr Teile in feststoffisolierten Ausleitungen (2 a; 2 b; 2 c; 3 a; 3 b; 3 c; 4 a; 4 b; 4 c) eingegossen sind und ein Leiterstueck (7 a; 7 b; 7 c; 7 a; 7 b; 7 c) zwischen den Ausleitungen im gasisolierten Behaelter (1) gelagert ist, dasz die Leiterstuecke (7) durch Gleitkontakte (8) beweglich gelagert sind. Die Leiteranordnung der Sammelschienenkomponente ist damit im Behaelterinneren nahezu rein gasisoliert. Fig. 1 a{Sammelschienenkomponente; feststoff-gasisolierte Schaltanlage; Isoliergas; duennwandiger Blechbehaelter; Volumeneffektreduzierung; Leiterteilung}

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Sammelschienenkomponente für fest?' jasisolierte Schaltanlagen, deren Anlagenelemente, wie Leistungsschalter, Trenner, Kurzschließer, Erder, Sammelschieii ι usw. kraftschlüssig hintereinander angeordnet sind, wobei die die Anlagenelemente aufnehmenden Kapselungen durch die die Leiter der Strombahn führenden, aus Isolierstoff bestehenden Abstandshalter zugleich abgeschottet sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Metallgekapselte gasisolierte Schaltanlagen in allen Spannungsbereichen über 6kV sind in den vielfältigsten Ausführungen bekannt. Dabei sind die Anlagenelemente, wie Leistungsschalter, Trenner, Kurzschließer, Erder, Stromschienen usw. derartiger Schaltanlagen kraftschlüssig hintereinander angeordnet, wodurch eine durchgängige äußere Kapselung entsteht. Die die jeweiligen Anlagenelemente aufnehmenden Kapselungen sind durch die Leiter der Strombahn tragende, aus Isolierstcff bestehende Abstandshalter voneinander getrennt, indem sie zwischen den Flanschen der Kapselungen mit verschraubt bzw. eingeklemmt sind.

Um einen großen Krierhweg zwischen den durch die Abstandshalter zu tragenden Leitern und der Kapselung zu erreichen, sind die Abstandshalter, wie beispielsweise der DE-PS 1615857 zu entnehmen ist, konusförmig ausgebildet. Damit erfüllen diese Abstandshalter nicht nur die Aufgabe, daß sie die Leiter der Strombahn tragen, sondern sie erfüllen zugleich auch eine Schottfunktion für das Isolierga s zwischen benachbarten Gasräumen bzw. benachbarten Anlagenelementen. Diese raumsparende Bauweise der metallgekapselten gasisolierten Schaltanlage unter Berücksichtigung der konusförmigen Abstandshalter ist jedoch gleichzeitig mit dem Nachteil behaftet, daß bei Beseitigung von Störungen oder bei der Vornahme von Wartungsarbeiten, also beim Ausbau eines Anlagenelementes, stets die beiden benachbarten Gehäuse mit geöffnet werden müssen, so daß also immer drei Gasräume von drei ein Anlagenelement aufnehmenden Kapselungen entleert und nach der Montage wieder getrocknet und gefüllt werden müssen. Das aber ist ein langwieriger, mehrere Tage dauernder Prozeß, der die Ausfallzeit des Betriebsgeschehens bestimmt. Aus diesem Grund sind gasisolierte Schaltanlagen, insbesondere zur Versorgung Vo.i technologischen Prozessen, die nur wenige Stunden Unterbrechung erlauben, nicht geeignet. Gemäß DD 234534 ist eine metallgekapselte gasisolierte Schaltanlage bekannt, deren Anlagenelemente kraftschlüssig hintereinander angeordnet sind, wobei die die Anlagenelemente aufnehmenden Kapselungen durch die die Leiter der Strombahn führenden, aus Isolierstoff bestehenden Abstandhalter zugleich abgeschottet sind. Die Schaltanlage zeichnet sich dadurch aus, daß die die Leiterausgänge aus jeder ein Anlagenelement aufnehmenden gasisolierten Kapselung führenden Abstandhalter als aus einer Feststoffisolation bestehende, in die gasisolierte Kapselung hineinragende Durchführung ausgebildet sind.

Nachteilig bei dieser metallgekapselten gasisolierten Schaltanlage ist, daß der eigentliche Leiter, bestehend aus Aluminium oder Kupfer, ein anderes thermisches Dehnungsverhalten besitzt als die technisch gebräuchliche Isolierschicht, bestehend aus Gießharzformstoff mit Füllstoff, die sich zwischen dem Leiter und der geerdeten Ummantelung befindet, so daß sich infolge vieler extremer Wärmespiele die beidne berührenden Komponenten lösen. Es entstehen Spalte, die die Isolationsfestigkeit mindern. Die durchgängige Feststoffisolierung, bestehend aus rohrförmigen Leitern, erhöht weiterhin den Volumeneffekt für die in der Praxis entstehenden meterlangen Sammelschienenanordnungen. Somit erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Isolationsfehlern.

Das geradlinige Fügen von Sammelschienenkomponenten - diese können technologisch bedingt ohnehin nur einpo'ny ausgeführt werden, wenn die Leiter-Erde-Isolation verwirklicht werden soll, was in der Praxis üblich ist - bringt wegen der Fertigungstoleranzen Probleme bei der qualitätsge echten Verbindung der sehr „starren" einphasigen Komponenten miteinander, einschließlich der jeweils rechtwinkligen Abgänge.

Ger aß DD-PS 95617 wurde das Qualitätsproblem der Verbindung durch eine Z-förmige Anordnung der Sf.mmelschienenkomponenten gelöst, was jedoch eine dreifache längere Sammelschienenanordnung zur Folge hat, was wiederum den Volumeneffekt um ein Mehrfaches wirken läßt.

Ziol der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Sammelschienenkomponente für feststoff-gasisolierte Schaltanlagen zur Verfugung zu stellen, welche bei der Beseitigung von Störungen oder bei Vornahme von Wartungsarbeiten an gasisoliorten Schaltanlagen die Ausfallzeit des Betriebsgeschehens auf ein Minimum zu reduzieren, so daß gasisolierte Schaltanlagen in allen technischen Bereichen zur Versorgung eingesetzt werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sammelschienenkomponente für feststoff-gasisolierte Schaltanlagen mit Metallkapselung zu schaffen, bei der die die Anlagenelemente aufnehmenden Kapselungen abzuschottenden, die Leiter der Strombahn tragenden Abstandhalter so auszubilden sind, daß der Volumeneffekt für feststoffisolierte Leiter um eine Größenordnung reduziert wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Leiter der Sammelschienenkomponente in ihrer Gesamtlänge je Phase in mehrere Teile aufgeteilt sind, wovon zwei oder mehr Teile in feststoffisolierten Ausleitungen eingegossen sind und ein Leiterstück zwischen den Ausleitungen im gasisolierten Behälter gelagert ist und daß die Leiterstücke durch Gleitkontakte beweglich gelagert sind. Im Behälter können nunmehr die gegenüberliegenden bzw. senkrecht abgehenden Ausleitungen mit geeigneten Stromschienen verbunden werden. Die Leiteranordnung der Sammelschienenkomponenten in ein- oder dreipoliger Ausführung ist damit im Behälterinneren nahezu rein gasisoliert und im Bereich der Wandung feststoffisoliert. Dabei sind die die Leiterausgänge der Strornbahn führenden Durchführungen durch an sich bekannte, die Leiterausgänge leitend verbindende Einrichtungen miteinander lösbar verbunden, wobei diese Verbindung durch in der Starkstromtechnik zur Anwendung kommende Montageverbindungen bei der Verbindung von Leitern erfolgen kann.

Die Verbindungsstücke innerhalb der Kapselung sind als Gleitkontakte ausgeführt, so daß eine Leiterausdehnung infolge Erwärmung keine axialen Kräfte auf die Isolierelemente ausüben, die aus dem Behälter herausragen. Zweckmäßigerweise sind die Behälter aus dünnwandigem Blech hergestellt, vorzugsweiise zylinderförmig. Die Böden der Behälter weisen Durchbrüche für die elektrischen Leiter auf.

Nach einem anderen Kennzeichen der Erfindung sind die Böden mit Sicken oder Rippen verstärkt und weisen eine Wölbung auf, die vorzugsweise nach dem Inneren des Behälters gerichtet ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Böden im Bereich der Grundfläche der Ausleitungen eben ausgeführt. Für die gesamte Schaltanlage in Verbindung mit Leistungsschalter und Trenner, die ja funktionsbedingt gasisolierte Leiterstrecken mit analogen Isolierhalterungen besitzen, ergibt sich eine durchgängige Folge von gasisolierten Leiterabschnitten mit feststoffisolierten Abschnitten definierter Länge mit reduziertem Durchmesser der geerdeten Wandung, d.h. die Gesamtanlage ist in eino regelmäßige Folge von Kondensatoren kleiner Kapazität, die gasisolierten Strecken, und großer Kapazität, die Feststoffstrecken, aufgeteilt. Damit wird eine gesteuerte Dämpfung steiler Wellen, d. h. Wanderwellen, erreicht. Der Anteil der Feststoffisolation ist beträchtlich reduziert und nur noch in Form des Isolierelementes vorhanden. Die Ausfallzeit der gesamten Anlage ist auf ein Minimum reduziert, da eine einfache und schnelle Demontage bzw. Montage der einzelnen Komponenten ohne Eingriff in den Gashaushalt benachbarter Komponenten erfolgt. Somit können derartige Schaltanlagen in allen technischen Bereichen zur Versorgung eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 a: die Seitenansicht einer Sammelschienenkomponente, teilweise im Schnitt; Fig. 1 b: den Schnitt F-F nach Fig. I a;

Fig. 2a: die präzisierte Darstellung eines Teils des zylindrischen Behälters mit dem Boden; Fig.2b: die Draufsicht nach Fig.2a;

Fig. 3: die Anordnung mehrerer Sammelschienenkomponenten;

Fig.4a: die schematische Darstellung eines Leitungsschienenabzweiges mit Sammelschienenkomponenten, einpolig; Fig.4b: die schematische Darstellung des Abbaues einer Wanderwelle beim Einlaufen in die Anordnung nach Fig.4a; Fig. 4c: die schematische Darstellung der Dämpfungswirkung der Isolierabschnitte beim Einlaufen einer Wanderwelle in die Anordnung nach Fig.4a.

In Fig. 1 ist eine feststoff-gasisolierte dreipolige Sammelschienenkomponente dargestellt. Ein dünnwandiger Behälter 1 trägtauf der Zylinderwandung Ausleitungen 2 a; b; c und auf den beiden kreisförmigen Böden 10.1; 10.2 des zylindrischen Behälters 1 Ausleitungen 3 a; b;c;4a; b;c. Die Ausleitungen 2; 3; 4 besitzen jeweils ein Isolierelement 5, welches an der Ausleitung 2 bund 3 b im Schnitt sichtbar dargestellt ist. Das Isolierelement 5 trägt jeweils einen eingegossenen Leiter 6b; 6c; wobei der Leiter6a

verde^-t ist. Zwischen den Ausleitungen 3; 4 ist ein Leiterstück 7b; 7c angeordnet; das Leiterstück 7a ist verdeckt, das in Gleitkontakten 8 a; b; c dehnungsfrei gelagert ist. Analog ist der vom Leiterstück 7 b abgehende Abzweig 7 b' mit der mittleren Ausleitung 2 b über die Gleitkontakte 8b verbunden. Aus Fig. 1 ist weiterhin zu ersehen, daß der Anteil der Feststoffisolation beträchtlich reduziert wurde und nur noch in Form des Isolierelementes 5 vorhanden ist. Somit ist der Volumeneffekt der Feststoffisolation reduziert. Das !solierelement 5 besitzt auf seiner Außenfläche einen Metallbelag 9, beispielsweise einen galvanischen Überzug, der mit dem Behälter 1 metallisch leitend verbunden und geerdet ist. Infolge dieser Metallisierung der Außenfläche des Isolierelementes 5 ergibt sich in diesem Teil der Strombahn ein Durchmesservörhältnis von Metallbelag 9 zu Leiter 6, welches kleiner ist als das Verhältnis von Behälter 1 zu den Leiterstücken 7 a; b; c. Dab3i sind die Werte der relativen Dielektrizitätskonstante ε von Feststoff zu Gas im Verhältnis von ca. 4:1 zu beachten, was für die entsprechenden Kapazitäten insgesamt etwa eine Größenordnung ausmacht. Dadurch wird der angestrebte Ladungsbau der Wanderwellen bewirkt.

Gemäß Fig. 2 ist ein Teil des zylindrischen Behälters 1 in Verbindung mit dem Boden 10.2 einer Sammelschienenkomponente präzisiert dargestellt. Die nach dem Inneren des Behälters 1 hin gewölbto Form des Bodens 10.2 hat den Vorteil, daß zum Erreichen einer höheren mechanischen Festigkeit Versteifungen angeordnet sein können. Nach Fig.2a und 2b sind radial verlaufende Rippen 11 im Boden 10.2 eingeschweißt. Statt dieser Rippen 10 können auch Sicken im Boden 10.2 eingearbeitet sein. Dies gilt natürlich ebenfalls !ür den in Fig. 1 a sichtbaren Boden 10.1 des Behälters 1. Weiterhin sind in Fig.2b drei Durchbrüche 12 zur Aufnahme der Ausleitungen 4a; b; c dargestellt. Durch die Elastizität der dünnwandigen Böden des zylindrischen Behälters 1 werden trotz Fertigungstoleranzen sichere Verbindungen hergestellt.

Gemäß Fig. 3 ist die Anordnung mehrerer Sammelschienenkomponenten B; A; C gezeigt, welche hintereinander angeordnet und über Ausleitungen 2; 3 verbunden sind. Die Sammelschi jnenkomponente B ist über die Ausleitungen 2 a; b: c mit der Anlagenkomponente D verbunden, die den Trenner beinhaltet. Gleiche Ausleitungen 2a; b; c werden verwendet zur Anlagenkomponente E, welche einen Leistungsschalter beinhaltet. So ist es auch möglich, sowohl auf der Ebene der Sammelschienenkomponenten als auch auf der Ebene der Anlagenkomponenten weitere Elemente zuzuordnen biw. miteinander zu kombinieren.

Gemäß Fig.4a wird ein kompletter Leitungsschienenabzweig einpolig schematisch dargestellt. Im Falle des Einlaufens einer Wanderwelle in Pfeilrichtung x, aus anderen Netzteilen kommend, die auch multiplen Charakter tragen kann, muß diese Wanderwelle die Anlagenkomponenten E; D sowie Sammelschienenkomponenten B; A durchlaufen, wobei sie gemäß Fig.4c große Kapazitäten Cm und kleine Kapazitäten Cn durchlaufen muß. Die großen Kapazitäten Cm werden durch die feststoffisolierten Abschnitte der Isolierelemente und die kleinen Kapazitäten Cn werden durch die gasisolierten Abschnitte in den Behältern 1 bestimmt, womit die in Fig.4b schematisch dargestellte Dämpfung durch Abbau der Ladungsmenge bzw. der Spannungshöhe der Wanderwelle erreicht wird.

Claims (5)

1. Sammelschienenkc mponente für feststoff-gasisolierte Schaltanlagen, welche aus einem mit Isoliergas gefüllten dünnwandigen Blechbehälter besteht, in welchem Anlagenelemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (6; 7) der Sammelschienenkomponente (1) in ihrer Gesamtlänge je Phase in mehrere Teile aufgeteilt sind, wovon zwei oder mehrTeile in feststoffisolierten Ausleitungen (2a; 2b; 2c; 3a; 3b; 3c; 4a; 4b; 4c) eingegossen sind und ein Leitstück (7a; 7b; 7c; 7a'; 7b'; 7c') zwischen den Ausleitungen im gasisolierten Behälter 1 gelagert ist, daß die Leiterstücke (7) durch Gleitkontakte (8) beweglich gelagert sind.

2. Sammelschienenkomponente nach Ausspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus dünnwandigem Blech besteht und auf seinen Böden (10) Durchbrüche (12) für die elektrischen Leiter (6) angeordnet sind.

3. Sammelschienenkomponente nach Ausspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (10) mittels Sicken oder Rippen (10) verstärkt sind.

4. Sammelschienenkomponente nach Ausspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (10) im Bereich der Grundfläche der Ausleitungen (2; 3; 4) eben ausgeführt sind.

5. Sammelschienenkomponente nach Ausspruch 1 bis4,dadurch gekennzeichnet, daßdie Böden (10) eine Wölbung aufweisen, die vorzugsweise nach dem Inneren des Behälters (1) gerichtet ist.