EP1863052A1

EP1863052A1 - Behälter für gasisolierte Leistungsschalter

Info

Publication number: EP1863052A1
Application number: EP06405237A
Authority: EP
Inventors: Thomas-Juerg Willi; Frank Vormwald; Thomas Betz
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2026-05-29
Also published as: EP1863052B1; ATE509359T1

Abstract

Ein mit Isoliergas gefüllter Behälter (1) für einen Leistungsschalter (14) weist in Endbereichen an der Unterseite Ausbuchtungen (8, 9) auf, welche an der Innenseite Vertiefungen bilden, die als parallele Rillen (10) ausgebildet sind und als Partikelfallen wirken. Die Vertiefungen können auch die Form von z.B. rechteckigen Wannen aufweisen, in denen ein Einsatz mit Löchern oder Einzelvertiefungen angeordnet ist. Zwischen den Endbereichen liegt ein von Ausbuchtungen freier zylindrischer Mittelabschnitt (13) von hoher mechanischer Stärke, der insbesondere die Druckfestigkeit des Behälters (1) erhöht. An der Aussenseite bilden die Ausbuchtungen (8, 9) ebene Flächen (11), die zur Abstützung des Behälters (1) dienen oder der Abstützung dienende Füsse (12) tragen.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Behälter für einen gasisolierten Leistungsschalter sowie einen einen derartigen Behälter umfassenden gasisolierten Leistungsschalter, wie sie in Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen eingesetzt werden.

Stand der Technik

Ein gattungsgemässer Behälter und ein einen solchen Behälter umfassender gasisolierter Leistungsschalter sind aus US 6 307 172 B1 bekannt. Hier erstreckt sich die Ausbuchtung, welche im Behälterinneren eine als Partikelfalle wirkende rinnenförmige Vertiefung bildet, nahezu über die ganze Länge des Behälters. Dies bewirkt eine beträchtliche mechanische Schwächung des Behälters, die wiederum den Druck des Isoliergases in seinem Inneren auf tiefere Werte begrenzt als dies sonst der Fall wäre. Da die dielektrische Festigkeit des Isoliergases mit dem Druck zunimmt, begrenzt dies die bei gegebenen Dimensionen des Behälters zulässigen elektrischen Spannungen.
Aus der EP 1 569 313 A1 ist ein gasisolierter Trenner bekannt mit einem Behälter, der eine unterhalb der Trennstrecke an einer tiefsten Stelle angeordnete verhältnismässig kleine runde Ausbuchtung als Partikelfalle aufweist. Der Behälter ist jedoch verhältnismässig kurz und nicht zylindrisch.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemässen Behälter hinsichtlich seiner Druckfestigkeit zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erfüllt. Dadurch, dass die Symmetrie des Behälters nur an zwei Endabschnitten gestört ist, während zwischen denselben ein ungestört rohrförmiger Mittelteil liegt, weist der Behälter eine höhere mechanische Stabilität und höhere Druckfestigkeit auf. Deshalb ist ein höherer Druck des Isoliergases möglich, was wiederum die Spannungsfestigkeit des gasisolierten Schalters erhöht, sodass bei gleichen Dimensionen höhere Spannungen möglich sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: einen axialen Längsschnitt durch einen gasisolierten Schalter mit einem Behälter gemäss einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2: einen Querschnitt durch einen Endbereich des gasisolierten Schalters nach Fig. 1,
Fig. 3: einen axialen Längsschnitt durch einen gasisolierten Schalter mit einem Behälter gemäss einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 4: einen Querschnitt durch einen Endbereich des gasisolierten Schalters nach Fig. 3.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Der gasisolierte Schalter gemäss der ersten Ausführungsform (Fig. 1, 2) umfasst einen Behälter 1, z.B. aus Aluminium, welcher einen ungefähr rohrförmigen Grundkörper aufweist, der sich an seinen Enden etwas verengt und in Endöffnungen 2, 3 ausläuft. An knapp vor den Endöffnungen 2; 3 liegenden Endbereichen trägt er jeweils an der Oberseite eine Durchführung, welche eine von einem angeformten Stutzen 4; 5 mit einem Endflansch umgebene nach oben weisende Durchführungsöffnung 6; 7 bildet.
An der Unterseite des Behälters 1 weist derselbe ebenfalls in den Endbereichen, d.h. jeweils unter einer der Durchführungen eine Ausbuchtung 8; 9 auf, welche an der Innenseite des Behälters 1 mehrere - im Beispiel drei - Vertiefungen bildet. Die Vertiefungen wirken als Partikelfallen. Sie sind als parallele, in Längsrichtung verlaufende Rillen 10 ausgebildet, die jeweils an beiden Enden flach auslaufen. An der Aussenseite bilden die Ausbuchtungen 8, 9 jeweils ebene waagrechte Flächen 11, mit denen der Behälter 1 auf einer ebenen Auflagefläche abgestützt sein kann. Er kann aber auch, wie dargestellt, zur Abstützung an diesen Flächen 11 nach unten geringfügig über die Flächen 11 vorstehende Füsse 12 aufweisen, welche ebenfalls an der Unterseite eben sind. In beiden Fällen ist die Abstützung sehr stabil und benötigt kaum zusätzlichen Platz in der Höhe. Zwischen den Endbereichen, deren Symmetrie schon zwangsläufig durch die Durchführungen und zusätzlich durch die Ausbuchtungen 8, 9 gestört ist, liegt ein Mittelabschnitt 13 des Behälters 1, der von Ausbuchtungen frei, d.h. ungestört rohrförmig, insbesondere zylindrisch ausgebildet ist und der dem Behälter 1 eine grosse mechanische Festigkeit, insbesondere Druckfestigkeit verleiht.
In der Achse des Behälters 1 ist ein als Blasschalter ausgebildeter Leistungsschalter 14 angeordnet, der über zwei Anschlussstücke 15, 16 mit Deckeln 17; 18 (in Fig. 1 angedeutet) verbunden sind, welche die Durchführungsöffnungen 6; 7 verschliessen. Die Deckel 17, 18 weisen jeweils eine zentrale Kontaktscheibe 19 auf, mit denen das jeweilige Anschlussstück 15; 16 elektrisch leitend verbunden ist und welche von einer kreisringförmigen Isolatorplatte 20 aus z.B. Kunstharz umgeben ist, welche mit dem Flansch am jeweiligen Stutzen 4; 5 verschraubt ist. Durch die Endöffnung 2 ist eine Betätigungsstange 21 zur Betätigung des Leistungsschalters 14 geführt, während die gegenüberliegende Endöffnung 3 durch eine Berstscheibe 22, welche als Sicherung im Fall eines den Behälter 1 gefährdenden Anstiegs des Innendrucks dient, verschlossen ist. Der Behälter 1 ist mit Isoliergas, z.B. SF₆ unter hohem Druck, gefüllt.
Partikel bilden sich meist bei Schaltvorgängen in den Endbereichen. Da die stärksten bei Schaltvorgängen ausgelösten Strömungen im Isoliergas gewöhnlich von der Mitte des Behälters gegen die Enden gerichtet sind, werden aber auch Partikel, die im Mittelabschnitt 13 angefallen sind, meist rasch in die Endbereiche befördert. Die Partikel sammeln sich dort in den Vertiefungen, den Rillen 10. Dort ist die Feldstärke gering, sodass sie praktisch keinen Einfluss auf die Feldverteilung im Behälter 1 haben und von ihnen keine erhöhte Gefahr von Durchschlägen ausgeht. Ausserdem bleiben die Partikel gewöhnlich in den Vertiefungen liegen und werden auch durch stärkere Strömungen im Isoliergas nicht wieder herausgespült.
Der gasisolierte Leistungsschalter gemäss der zweiten Ausführungsform (Fig. 3, 4) entspricht fast vollständig demjenigen gemäss der ersten Ausführungsform. Lediglich die Vertiefungen im Behälter 1 sind anders ausgebildet, nämlich als annähernd rechteckige Wannen 10'. Jede der Wannen 10' kann einen Einsatz 23 aus elektrisch leitendem Material, z.B. Aluminium, tragen, der sich über ihre ganze Fläche erstreckt. Im Beispiel ist der Einsatz 23 als ebene Platte ausgebildet mit gleichmässig über seine Fläche verteilten Löchern und mit nach unten abgebogenen Randstreifen, mit denen er auf dem Grund der Wanne 10' abgestützt ist. Die Platte 23 liegt auf der gleichen Höhe wie die tiefstgelegenen Stellen der Ränder der Wanne 10' und ist somit vom Grund derselben beabstandet. Partikel, die durch die runden oder auch schlitzförmigen Löcher der Platte 23 fallen, sammeln sich auf dem Grund der Wanne 10' und werden durch die darüberliegende Platte 23 elektrisch abgeschirmt und zuverlässig festgehalten. Diese Wirkung kann noch verstärkt werden, wenn die Platte 23 etwas dicker ist und die Löcher schräg durch dieselbe führen. Der Einsatz 23 kann aber auch über seine Fläche verteilte Einzelvertiefungen aufweisen, die z.B. als zylindrische oder sich kegelförmig verengende gerade oder auch schräge Sacklöcher oder auch als Längs- oder Querrillen ausgebildet sind. In diesem Fall kann er ebenfalls aus Blech geformt sein oder er kann massiv ausgebildet sein und die Wanne 10' im wesentlichen ausfüllen.
Der Behälter 1 kann beispielsweise ein Gusstank, ein Aluminium-Schweisstank, ein Stahl-Schweisstank oder ein GFK-Tank mit Metallbeschichtung sein. Vorteilhaft sind die die Vertiefungen bildendenen, endseitigen Ausbuchtungen 8, 9 direkt in das Behältergehäuse 1 eingegossen. Das Einlegeteil oder der Einsatz 23 kann z. B. aus Aluminium, Stahl, Kupfer oder Kunststoff bestehen. Durch die besondere Form und Platzierung der Partikelfalle 8, 9; 10; 10'; 23 wird insbesondere vermieden, dass die Partikel in einem stark feldbelasteten Teil des Behälters 1 liegenbleiben.

Bezugszeichenliste

1: Behälter
2, 3: Endöffnungen
4, 5: Stutzen
6, 7: Durchführungsöffnungen
8, 9: Ausbuchtungen
10: Rille
10': Wanne
11: Fläche
12: Fuss
13: Mittelabschnitt
14: Leistungsschalter
15, 16: Anschlussstücke
17, 18: Deckel
19: Kontaktscheibe
20: Isolatorplatte
21: Betätigungsstange
22: Berstscheibe
23: Einsatz

Claims

Behälter (1) für einen gasisolierten Leistungsschalter, mit einem ungefähr rohrförmigen Grundkörper, welcher an beiden Enden in Endöffnungen (2, 3) ausläuft und im Bereich der besagten Enden jeweils eine Durchführung aufweist mit einem angeformten Stutzen (4; 5), welcher eine Durchführungsöffnung (6; 7) umgibt, mit mindestens einer Ausbuchtung, die an einer Unterseite des Behälters (1) angeordnet ist und welche im Inneren des Behälters (1) mindestens eine als Partikelfalle wirkende Vertiefung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ungefähr im Bereich der Enden an der Unterseite des Behälters (1) jeweils eine im Inneren des Behälters (1) eine Vertiefung bildende Ausbuchtung (8; 9) angeordnet ist und zwischen den Ausbuchtungen (8, 9) ein von Ausbuchtungen freier Mittelabschnitt (13) des Behälters (1) liegt.
Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) vor den besagten Enden an einer Oberseite die jeweils eine Durchführung aufweist, und/oder dass ungefähr unterhalb jeder der Durchführungen (6; 7) die jeweils eine Ausbuchtung (8; 9) angeordnet ist.
Behälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (13) des Behälters (1) zylindrisch ist.
Behälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer Ausbuchtung (8, 9) mehrere parallele, in Längsrichtung verlaufende Rillen (10) als Vertiefungen vorgesehen sind.
Behälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer Ausbuchtung (8, 9) eine Wanne (10') als Vertiefung vorgesehen ist.
Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanne (10') eine ungefähr rechteckige Form hat.
Behälter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wanne (10') ein Einsatz (23) angeordnet ist, welcher dieselbe im wesentlichen bedeckt, wobei zwischen dem Einsatz (23) und dem Grund der Wanne (10') Raum frei bleibt, und welcher Einsatz (23) über seine Fläche verteilte gerade oder schräg durchgehende Löcher aufweist oder auch über seine Fläche verteilte Einzelvertiefungen, vorzugsweise in der Form von zylindrischen oder sich kegelförmig verengenden Sacklöchern, Längsrillen oder Querrillen.
Behälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen (8, 9) an der Aussenseite jeweils mindestens eine ebene waagrechte Fläche (11) zur Abstützung des Behälters (1) bilden, und insbesondere dass die ebenen waagrechten Flächen (11) der Abstützung dienende Füsse (12) tragen.
Gasisolierter Leistungsschalter mit einem Behälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie mit einem ungefähr in der Achse des Behälters (1) liegenden Leistungsschalter (14) und mit demselben verbundenen Anschlussstücken (15, 16), sowie die Durchführungsöffnungen (6; 7) gasdicht verschliessenden Deckeln (17; 18), welche mit den Anschlussstücken (15, 16) elektrisch leitend verbundene Kontakte umfassen.
Gasisolierter Leistungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (14) als Blasschalter ausgebildet ist.
Gasisolierter Leistungsschalter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (14) eine Betätigungsstange (21) aufweist, welche durch eine der Endöffnungen (2) geführt ist, während die andere Endöffnung (3) durch eine Berstscheibe (22) gasdicht verschlossen ist.