WO2017012775A1 - Hoch- und mittelspannungsanordnung mit einem isolierraum und einem absorber mit selektiver membran - Google Patents

Hoch- und mittelspannungsanordnung mit einem isolierraum und einem absorber mit selektiver membran Download PDF

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WO2017012775A1
WO2017012775A1 PCT/EP2016/063288 EP2016063288W WO2017012775A1 WO 2017012775 A1 WO2017012775 A1 WO 2017012775A1 EP 2016063288 W EP2016063288 W EP 2016063288W WO 2017012775 A1 WO2017012775 A1 WO 2017012775A1
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WO
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medium
sorbent
insulating
decomposition products
membrane
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PCT/EP2016/063288
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Inventor
Thomas Hammer
Werner Hartmann
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/055—Features relating to the gas

Definitions

  • the invention relates to a high and medium voltage system according to the preamble of patent claim 1.
  • high voltage parts are often electrically isolated from each other by special gas fillings. These include, for example, so-called gas-insulated switches (GIS) and gas-insulated lines (GIL).
  • GIS gas-insulated switches
  • GIL gas-insulated lines
  • a part of the high-voltage system is designed as a gas-tight hollow body and the interior with the high-voltage-carrying parts with
  • Sulfur hexafluoride SF 6 or mixtures thereof with nitrogen are preferably used as this gas and its mixtures obtained with nitrogen high dielekt ⁇ generic strength, even at low operating temperatures, while relatively high pressures are required with nitrogen and dry air or nitrogen and carbon dioxide, which structurally complex and therefore require very costly solutions.
  • Respectively fluoroketones are present partially in flüssi ⁇ ger shape, and it is an additional adsorber for decomposition products of the fluoroketones provided.
  • Materia ⁇ lien activated carbon and zeolites are called for the adsorbent.
  • the adsorber removes decomposition products generated during operation. In order to reliably fulfill its function, however, such an adsorber must be able to distinguish between decomposition products and the original gas.
  • adsorbers such as the cited zeolites, which are distinguished by nanopores in size, are in the La ⁇ ge, similar in their chemical or physical properties forth similar substances in a wider range of molecular sizes below the Diameter of their nanopores auf ⁇ increase, larger molecules, however, which are caused by recombination of reactive decomposition products, but can not be absorbed.
  • Molecules that differ in their chemical or physical properties of comparable size are adsorbed with different selectivity.
  • Activated charcoal can bind molecules in a wide range ⁇ sizes, but is rather selective to the chemical properties.
  • the device described in the document does not solve the problem of gas recycling of high or medium voltage system ⁇ .
  • the substitute gases are usually decomposed easier than SF 6 , thereby forming much higher densities of reactive radicals, which can recombine to other stable, partially heavier product gases, and they have chemically more similarity with their decomposition products. This increases the risk that the extinguishing and Iso ⁇ liergas not only weak but may be more strongly adsorbed as its decomposition products.
  • the object of the invention is thus to find a solution for avoiding manual cleaning of gas-insulated installations and for gas recycling, when SF 6 is replaced as an insulating gas.
  • the solution of the problem consists in a high or medium voltage system with the features of claim 1.
  • the inventive system can also as gas insulator high and Medium voltage system can be referred to and includes, for example, a so-called gas-insulated line (GIL) or a gas-insulated switch (GIS).
  • GIL gas-insulated line
  • GIS gas-insulated switch
  • Such a system has a Iso ⁇ lierraum, which is filled with an insulating medium, as well as a sorbent, and the system is characterized in that the sorbent is shielded by a selectively permeable membrane against a Isolierraumatmospreheat.
  • the membrane is related to decomposition products.
  • the membrane allows certain decomposition products, such as low molecular weight or high-molecular decomposition products of the insulating gas selectively, wherein the sorbent including this cerium ⁇ reduction product sorbs the gaseous insulating medium.
  • decomposition products such as low molecular weight or high-molecular decomposition products of the insulating gas selectively
  • the sorbent including this cerium ⁇ reduction product sorbs the gaseous insulating medium.
  • the sorbent for the decomposition products or the sorpti- onsstoff if several different decomposition products are selectively absorbed, are thus enveloped by the selective membrane such that in normal operation, the sorbent does not come into contact with the gas filling.
  • sorption or sorbent is a generic term for adsorption and absorption.
  • Adsorption refers to the accumulation of substances from gases or liquids on the surface of a solid, generally at the interface between two phases. Of these, the absorption, in which the substances penetrate into the interior of a solid or liquid and are bound by che ⁇ mix reaction or by different solubility.
  • a further, second sorbent is provided that is separated from the iso ⁇ lierraum by a valve and that the gasförmi ⁇ ge insulating sorbed. The use of this sorbent for the gaseous insulating medium is useful if the plants or high or medium voltage arrangement is put out of operation or must be opened for maintenance.
  • a further, second selective membrane to be arranged between the insulating space and the second sorbent, this membrane being designed to be selectively selective for the insulating medium, so that the second sorbent provided for the gaseous insulating medium can no decomposition products ge ⁇ long.
  • the sorbent for ⁇ On acceptance of the decomposition products and the corresponding selective membrane with respect to a.
  • the insulated space separate container are arranged. This again facilitates the replacement of the sorbent for the decomposition products and the targeted introduction via valves in this container with the sorbent for the decomposition products.
  • sorbents can be provided for various cerium ⁇ reduction products, which are each surrounded by different selective membranes. This can be useful if decomposition products occur with differing ⁇ chen molecular size, which can not be filtered through a selective membrane. In this case it can be appropriate to provide various selective membrane for the ver ⁇ different molecular sizes or chemical types of decomposition products to separate all of the Zerset ⁇ Zung products safely out of the insulating medium. In this case, for example, a distinction can be made between high molecular weight decomposition products, low molecular weight decomposition products and inorganic decomposition products and water.
  • a further embodiment of the invention is that the second sorbent (14) from the insulating space (2) connected in parallel by ei ⁇ ne the valve (10) rupture disk is open ⁇ separates (18), which when exceeding a maximum admissible ⁇ gen pressure in the insulating space (2) opens and the second Sorpti ⁇ onsstoff (14) with the insulating medium (4) brings into connection. In this way, the insulating medium can be collected accordingly when bursting the rupture disk. This allows the use of toxic Dangerous insulating media, without causing danger to the operator. Further embodiments and further features of the invention will be explained in more detail with reference to the following figures. These are purely exemplary embodiments that do not limit the scope of protection. Features that are provided with the same name, but are shown in different configurations are each provided in the individual figures with the same reference numerals.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a high or medium voltage arrangement or its insulating space and two arranged outside the insulating space container with sorbents
  • Figure 2 is an enlarged view of the container with a
  • Sorbents for decomposition products 3 shows an alternative embodiment of the container with a plurality of selective membranes and a plurality of sorbent to accommodate different products and Zerset ⁇ Zung
  • Figure 4 shows an isolation compartment with a selective membrane container and sorbent for decomposition products therein.
  • Figure 1 is a schematic representation of an insulating space 2 of a high or medium voltage system, example, ⁇ given a gas-insulated pipe or a gas-insulated switch.
  • decomposition products 5, 5 ⁇ of a gaseous insulating medium 4 located therein may occur in this high or medium voltage system.
  • a gaseous insulating medium is understood to mean a medium which is at least partially in gaseous form under operating conditions of the high or medium voltage installation.
  • This is basically a iso liergas that as an extinguishing gas is also, for example, in gas-insulated scarf ⁇ tern use.
  • several different gases or gas mixtures in Iso ⁇ lierraum 2 may be, one component as an insulating and the other acts as a quenching gas.
  • Valves 9 are provided on the insulating space 2, which lead a line to a container 12, wherein a sorbent 6 is provided in the container 12, which is separated from the insulating space 2 by a selective membrane 8. Any occurrence th of the decomposition products 5 in the insulating space 2 can be conducted along the dashed arrow 5 through the valves 9 to the selekti ⁇ ven membrane. 8 The membrane 8 is compared with at least one decomposition product 5, 5 ⁇ selectively, leaving the ⁇ ses through the sorbent. 6
  • the described representation with a selective membrane 8 and sorbent 6 is shown enlarged in FIG. In principle, it may also be expedient, as is shown enlarged in FIG.
  • FIG. 1 shows a second outlet from the insulating space 2, which takes place via a line which is separated by valves 10.
  • the insulating medium 4 indicated by the dashed arrow 4 are passed into a container 16 which comprises a second sorbent 14.
  • This container may analog of loading journalsers 12, which is shown in Figure 2 enlarged, be oriented ⁇ staltet.
  • the second Sorp ⁇ tion means 14, which is arranged behind the membrane 8 in the container 16, is also designed so that it absorbs the insulating medium 4 as well as possible and concentrated.
  • This output from the isolation chamber 2 via the valves 10 is then selected when the high or medium voltage system is to be disabled or must be opened for maintenance.
  • the separation of the different ways to separate the decomposition products 5 and 4 of the insulating gas causes the operating ⁇ continuously, the ⁇ undesirable decomposition products 5, 5 ⁇ continuously directed into a separate container to a designated absorption ⁇ 6.
  • the remaining pure insulating gas is introduced into a further container 16. conducts and is then there in pure form in a second sorbent 14 for recycling.
  • the container 12, shown here with a reference numeral 12 is disposed within the insulating space 2. It is provided with a selective membrane 8, so that any occurring decomposition products 5 can pass through the selective membrane 8 in the container 12 ⁇ and can be absorbed there by the sorbent 6.
  • a selective membrane 8 so that any occurring decomposition products 5 can pass through the selective membrane 8 in the container 12 ⁇ and can be absorbed there by the sorbent 6.
  • Applicable polymers having a suitable chemical structure and / or correspondingly high microporosity, to the decomposition products through a large inner surface Bind sorption. As selectively permeable
  • Membrane material for the selective membrane 8 are in particular polymers with high diffusion coefficients for the most important decomposition products, such as polyethylene suitable so that the insulating gas 4 is reliably separated from the sorbent 6, which is intended for the decomposition products 5, the decomposition products 5, however, the reliable can be achieved by the membrane 8 provided sorbent 6.
  • Suitable membrane materials are nanoporous Membra ⁇ nen, for example, from polymers that pass the low molecular weight decomposition products 5, however, the higher molecular insulating gas molecules retain.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hoch- und Mittelspannungsanlage umfassend einen Isolierraum (2) mit einem gasförmigen Isoliermedium (4) sowie ein Sorptionsmittel (6). Das Sorptionsmittel (6) ist von einer selektiv permeablen Membran (8) gegenüber einer Isolierraumatmosphäre abgeschirmt, wobei die Membran (8) bezüglich Zersetzungsprodukte (5) des Isoliermediums selektiv permeable ausgestaltet ist und das Sorptionsmittel (6) Zersetzungsprodukte (5) des gasförmigen Isoliermediums (4) sorbiert.

Description

Beschreibung
Hoch- und Mittelspannungsanordnung mit einem Isolierraum und einem Absorber mit selektiver Membran
Die Erfindung betrifft eine Hoch- und Mittelspannungsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In Anlagen der Mittel- und Hochspannungsenergieversorgung und -Verteilung werden Hochspannung führende Teile oft durch spezielle Gasfüllungen voneinander elektrisch isoliert. Dazu gehören beispielsweise sogenannte gasisolierte Schalter (GIS) und gasisolierte Leitungen (GIL) . Dazu wird ein Teil der Hochspannungsanlage als gasdichter Hohlkörper ausgeführt und der Innenbereich mit den hochspannungsführenden Teilen mit
Gasen entsprechend hoher dielektrischer Festigkeit meist un¬ ter Druck befüllt. Stand der Technik für solche Isoliergase sind neben Stickstoff und trockener Luft sowie Mischungen aus Stickstoff und Kohlendioxid meist Füllungen aus reinem
Schwefelhexafluorid SF6 oder Mischungen davon mit Stickstoff. SF6 und dessen Mischungen werden bevorzugt eingesetzt, da dieses Gas und seine Mischungen mit Stickstoff hohe dielekt¬ rische Festigkeiten auch bei niedrigen Betriebstemperaturen erzielen, während mit Stickstoff und trockener Luft bzw. mit Stickstoff und Kohlendioxid relativ hohe Drücke erforderlich sind, welche konstruktiv aufwendige und daher sehr kostenintensive Lösungen erfordern.
Wegen des hohen Treibhauspotentials von SF6, das etwa das 23000-fache von Kohlendioxid beträgt, wird zunehmend nach ei¬ ner anderen gasförmigen Ersatzlösung für SF6 mit niedrigerem Treibhauspotential gesucht. Bisher untersuchte Substanzen weisen entweder bei der Betriebstemperatur flüssige Phasen auf oder sie erzeugen durch Lichtbögen unerwünschte Zerset- zungsprodukte, die die Isolationseigenschaften negativ beeinflussen. Aus diesem Grund wird in verschiedenen Veröffentlichungen die Verwendung von Adsorptionsmittel im Isolierraum vorgeschlagen. Beispielsweise sind aus der WO2012/038442A1 gekapselte Mittel und Hochspannungsschaltanlagen bekannt, die mit einem Fluorketon enthaltene Lösch- bzw. Isoliergas ge¬ füllt sind. Jeweils sind die Fluorketone teilweise in flüssi¬ ger Form vorliegend, und es ist ein zusätzlicher Adsorber für Zersetzungsprodukte der Fluorketone vorgesehen. Als Materia¬ lien werden für die Adsorptionsmittel Aktivkohle und Zeolithe genannt. Nach dem genannten Dokument entfernt der Adsorber im laufenden Betrieb entstehende Zersetzungsprodukte. Um seine Funktion zuverlässig zu erfüllen muss ein solcher Adsorber aber zwischen Zersetzungsprodukten und dem ursprünglichen Gas unterscheiden können. Das kann jedoch nicht gewährleistet werden, weil Adsorber wie z.B. die genannten Zeolithe, die sich durch Nanoporen definierte Größe auszeichnet, in der La¬ ge sind, von ihren chemischen oder physikalischen Eigenschaf- ten her ähnliche Stoffe in einem weiteren Bereich von molekularen Größen unterhalb des Durchmessers ihrer Nanoporen auf¬ zunehmen, größere Moleküle hingegen, die durch Rekombination von reaktiven Zersetzungsprodukten entstehen, jedoch nicht absorbiert werden können. Moleküle, die sich bei vergleichba- rer Größe in ihren chemischen oder physikalischen Eigenschaften unterscheiden, werden mit unterschiedlicher Selektivität adsorbiert. Aktivkohle kann Moleküle in einem weiten Größen¬ bereich binden, ist aber recht selektiv bezüglich der chemischen Eigenschaften.
Somit löst die in dem Dokument beschriebene Vorrichtung nicht das Problem des Gasrecyclings der Hoch- oder Mittelspannungs¬ anlage. Zudem gibt es ein hohes Risiko, das ein Teil der to¬ xischen Zersetzungsprodukte wegen chemischer oder physikali- scher Ähnlichkeiten mit den Lösch-/Isoliergasen nicht gebunden werden.
Ähnliche Funktionen wie in der vorgenannten Patentschrift erfüllen Trockenmittel, die ebenfalls Stand der Technik in Mit- tel- und Hochspannungsanlagen sind. Der Hauptzweck ist die
Entfernung von Restfeuchte in der Anlage, sie entfernen aber auch korrosive Zersetzungsprodukte und binden - wenn auch schwach - fluorhaltige Lösch- und Isoliergase wie z.B. SF6. Auch hierdurch wird das Problem des Gasrecyclings nicht ge¬ löst, weil die Adsorber entweder das Lösch- oder Isoliergas nicht binden oder wenn sie es tun, dürfen sie entweder nur in so kleinen Mengen in die Schaltanlage eingebracht werden , dass der Verlust an Lösch- und Isoliergas den Betrieb der
Schaltanlage nicht beeinträchtigt, oder sie müssen vor Inbe¬ triebnahme mit dem Lösch- und Isoliergas gesättigt werden . Kondensierte Zersetzungsprodukte mit chemischen Eigenschaf¬ ten, die denen des Wassermoleküls ähneln, verdrängen dann aufgrund ihrer höheren Bindungsstärke an das Adsorptionsmit¬ tel das Lösch- und Isoliergases.
Zusammenfassend kann man sagen, dass bei dem Recycling von SF6 ein hocheffektives Verfahren existiert, das allerdings bei einem Ersatz des SF6 durch ein alternatives Isoliergas oder einer alternativen Isolierlösung der Reinigungs- bzw. Recyclingprozess von gasisolierten Anlagen in der Hoch- und Mittelspannungstechnik nicht anwendbar ist. Das liegt daran, dass sich die gasförmigen Ersatzstoffe wesentlich von SF6 un- terscheiden: Da das niedrige Treibhauspotenzial durch niedri¬ ge chemische Stabilität und damit höhere chemische
Reaktivität erkauft wird, werden die Ersatzgase in der Regel leichter zersetzt als SF6, bilden dabei wesentlich höhere Dichten reaktiver Radikale, die zu anderen stabilen, teilwei- se schwereren Produktgasen rekombinieren können, und sie haben chemisch höhere Ähnlichkeit mit ihren Zersetzungsprodukten. Damit ist das Risiko erhöht, dass das Lösch- und Iso¬ liergas nicht nur schwach sondern u.U. stärker adsorbiert wird als dessen Zersetzungsprodukte.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, eine Lösung zur Vermeidung von manueller Reinigung von gasisolierten Anlagen und zum Gasrecycling zu finden, wenn SF6 als Isoliergas ersetzt wird.
Die Lösung der Aufgabe besteht in einer Hoch- oder Mittelspannungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die erfindungsgemäße Anlage kann auch als Gasisolierer Hoch- und Mittelspannungsanlage bezeichnet werden und umfasst z.B. eine sogenannte gasisolierte Leitung (GIL) oder einen gasisolierten Schalter (GIS) . Eine derartige Anlage weist einen Iso¬ lierraum auf, der mit einem Isoliermedium gefüllt ist, sowie ein Sorptionsmittel, und die Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass das Sorptionsmittel von einer selektiv permeablen Membran gegenüber einer Isolierraumatmosphäre abgeschirmt ist. Dabei ist die Membran bzgl. Zersetzungsprodukten selektiv permeabel ausgestaltet, d.h. die Membran lässt bestimmte Zersetzungsprodukte, beispielsweise niedermolekulare oder hochmolekulare Zersetzungsprodukte des Isoliergases selektiv durch, wobei das Sorptionsmittel einschließlich dieses Zer¬ setzungsproduktes das gasförmige Isoliermediums sorbiert. Das Sorptionsmittel für die Zersetzungsprodukte bzw. die Sorpti- onsmittel, falls mehrere unterschiedliche Zersetzungsprodukte selektiv aufgenommen werden, sind somit von der selektiven Membran derart umhüllt, dass im normalen Betriebsfall die Sorptionsmittel nicht mit der Gasfüllung in Kontakt kommen. Die selektiven Membrane lassen lediglich die niedermolekula- ren oder die hochmolekularen organischen Zersetzungsprodukte oder anorganische Zersetzungsprodukte und Wasserdampf durch, so dass das Sorptionsmittel oder die Sorptionsmittel die Zer¬ setzungsprodukte getrennt aufnehmen können ohne durch andere Substanzen blockiert zu werden. Auf diese Weise können wäh- rend des Betriebs, falls eben unerwünschte Zersetzungsproduk¬ te auftreten, diese geregelt dem Sorptionsmittel zugeführt werden, ohne dass das Isoliergas davon betroffen ist.
Dabei ist der Begriff Sorption bzw. Sorptionsmittel ein Ober- begriff für Adsorption und Absorption. Als Adsorption bezeichnet man die Anreicherung von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der Oberfläche eines Festkörpers, allgemein an der Grenzfläche zwischen zwei Phasen. Davon unterscheidet sich die Absorption, bei der die Stoffe in das Innere eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit eindringen und durch che¬ mische Reaktion oder durch Löslichkeit gebunden werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein weiteres, zweites Sorptionsmittel vorgesehen, dass von dem Iso¬ lierraum durch ein Ventil getrennt ist und dass das gasförmi¬ ge Isoliermedium sorbiert. Die Anwendung dieses Sorptionsmit- tels für das gasförmige Isoliermedium ist dann zweckmäßig, wenn die Anlagen bzw. Hoch- oder Mittelspannungsanordnung außer Betrieb gesetzt wird oder zu Wartungsarbeiten geöffnet werden muss. Die Kombination zwischen der Anwendung von zwei getrennten Sorptionsmitteln, eines für die Zersetzungsproduk- te und eines für das Isoliermedium führt dazu, dass während des Betriebes kontinuierlich unerwünschte Zersetzungsprodukte aus dem Isolierraum abgezogen werden, und bei Stilllegung und Wartungsarbeiten schließlich lediglich das reine gasförmige Isoliermedium in einem eigens dafür vorgesehenen Sorptions- mittel gespeichert wird.
Grundsätzlich kann es dabei zweckmäßig sein, dass zwischen dem Isolierraum und dem zweiten Sorptionsmittel eine weitere, zweite selektive Membran angeordnet ist, wobei diese Membran für das Isoliermedium positiv selektiv ausgestaltet ist, so dass in das zweite Sorptionsmittel, das für das gasförmige Isoliermedium vorgesehen ist, keine Zersetzungsprodukte ge¬ langen können. Ferner ist es zweckmäßig, wenn das Sorptionsmittel zur Auf¬ nahme der Zersetzungsprodukte und die dazugehörige selektive Membran in einem bzgl. des Isolierraums separaten Behälter angeordnet sind. Dies erleichtert wieder den Austausch des Sorptionsmittels für die Zersetzungsprodukte und die gezielte Einleitung über Ventile in diesem Behälter mit dem Sorptionsmittel für die Zersetzungsprodukte.
Ferner können mehrere Sorptionsmittel für verschiedene Zer¬ setzungsprodukte vorgesehen sein, die jeweils von unter- schiedlichen selektiven Membranen umgeben sind. Dies kann zweckmäßig sein, wenn Zersetzungsprodukte mit unterschiedli¬ chen Molekülgrößen auftreten, die nicht durch eine selektive Membran gefiltert werden können. In diesem Fall kann es zweckmäßig sein, verschiedene selektive Membrane für die ver¬ schiedenen Molekülgrößen oder chemischen Arten der Zersetzungsprodukte bereitzustellen, um die Gesamtheit der Zerset¬ zungsprodukte sicher aus dem Isoliermedium zu trennen. Dabei kann z.B. zwischen hochmolekularen Zersetzungsprodukten, niedermolekularen Zersetzungsprodukten und anorganischen Zersetzungsprodukten sowie Wasser unterschieden werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das zweite Sorptionsmittel (14) vom Isolierraum (2) durch ei¬ ne dem Ventil (10) parallel geschaltete Berstscheibe (18) ge¬ trennt ist, die sich bei Überschreiten eines maximal zulässi¬ gen Drucks im Isolierraum (2) öffnet und das zweite Sorpti¬ onsmittel (14) mit dem Isoliermedium (4) in Verbindung bringt. Auf diese weise kann beim Bersten der Berstscheibe das Isoliermedium entsprechend aufgefangen werden. Dies erlaubt den Einsatz von toxisch bedenklich Isoliermedien, ohne dass Gefahr für das Bedienungspersonal besteht. Weitere Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei handelt es sich um rein exemplarische Ausgestaltungsformen, die keine Einschränkung des Schutzbereichs darstellen. Merkmale, die dabei mit derselben Bezeichnung versehen sind, aber in unterschiedlichen Ausgestaltungen dargestellt sind, werden jeweils in den einzelnen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Hoch- oder Mittelspannungsanordnung bzw. dessen Isolierraum und zwei außerhalb des Isolierraumes angeordnete Behälter mit Sorptionsmitteln,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des Behälters mit einem
Sorptionsmittel für Zersetzungsprodukte, Figur 3 eine alternative Ausgestaltungsform des Behälters mit mehreren selektiven Membranen und mehreren Sorptionsmittel für die Aufnahme unterschiedlicher Zerset¬ zungsprodukte und
Figur 4 einen Isolierraum mit einem darin befindlichen Behälter für mit selektiver Membran und Sorptionsmittel für Zersetzungsprodukte. In Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Isolierraumes 2 einer Hoch- oder Mittelspannungsanlage, beispiels¬ weise einer gasisolierten Leitung oder eines gasisolierten Schalters gegeben. Unter bestimmten Bedingungen können in dieser Hoch- oder Mittelspannungsanlage Zersetzungsprodukte 5, 5λ eines darin befindlichen gasförmigen Isoliermediums 4 auftreten. Unter gasförmigem Isoliermedium wird hierbei ein Medium verstanden, das unter Betriebsbedingungen der Hochoder Mittelspannungsanlage zumindest teilweise in Gasform vorliegt. Es handelt sich hierbei grundsätzlich um ein Iso- liergas, das ebenfalls beispielsweise in gasisolierten Schal¬ tern als Löschgas Verwendung findet. Grundsätzlich können auch mehrere unterschiedliche Gase bzw. Gasgemische im Iso¬ lierraum 2 vorliegen, wobei die eine Komponente als Isoliergas und die andere als Löschgas wirkt.
An dem Isolierraum 2 sind Ventile 9 vorgesehen, die eine Leitung zu einem Behälter 12 führen, wobei im Behälter 12 ein Sorptionsmittel 6 vorgesehen ist, das von dem Isolierraum 2 durch eine selektive Membran 8 getrennt ist. Etwaige Auftre- ten der Zersetzungsprodukte 5 im Isolierraum 2 werden entlang des gestrichelten Pfeiles 5 durch die Ventile 9 zur selekti¬ ven Membran 8 geleitet. Die Membran 8 ist gegenüber wenigstens eines Zersetzungsproduktes 5, 5λ selektiv und lässt die¬ ses zum Sorptionsmittel 6 durch. Die beschriebene Darstellung mit einer selektiven Membran 8 und Sorptionsmittel 6 ist in Figur 2 vergrößert dargestellt. Grundsätzlich kann es auch zweckmäßig sein, wie es in Figur 3 vergrößert dargestellt ist, dass in dem Behälter 12 mehrere verschiedene Sorptionsmittel 6, 6λ und 6λ λ, die wiederum durch verschiedene selektive Membrane 8, 8λ und 8λ λ voneinan- der und von der Isolierraumatmosphäre getrennt sind, angeord¬ net sind. Dies ist dann zweckmäßig, wenn abhängig von der Art und Beschaffenheit des Isoliermediums 4 mehrere unterschied¬ liche Zersetzungsprodukte 5, 5λ auftreten. Hierbei kann es sich beispielsweise um niedermolekulare Zersetzungsprodukte und hochmolekulare Zersetzungsprodukte handeln, die naturge¬ mäß gegenüber unterschiedlichen selektiven Membranen 8, 8λ permeabel sind.
Des Weiteren ist in Figur 1 ein zweiter Ausgang aus dem Iso- lierraum 2 dargestellt, der über eine Leitung erfolgt, die durch Ventile 10 abgetrennt sind. Durch diesen Ausgang kann das Isoliermedium 4, angedeutet durch den gestrichelten Pfeil 4 in einen Behälter 16 geleitet werden, der ein zweites Sorptionsmittel 14 umfasst. Dieser Behälter kann analog des Be- hälters 12, der in Figur 2 vergrößert dargestellt ist, ausge¬ staltet sein. Auch hier liegt eine selektive Membran 8 vor, die selbst für das Isoliermedium 4 selektiv ist und die Zersetzungsprodukte 5 und 5λ nicht durchlässt. Das zweite Sorp¬ tionsmittel 14, das hinter der Membran 8 im Behälter 16 ange- ordnet ist, ist ebenfalls so ausgestaltet, dass es möglichst gut und konzentriert das Isoliermedium 4 aufnimmt.
Dieser Ausgang aus dem Isolierraum 2 über die Ventile 10 wird dann gewählt, wenn die Hoch- oder Mittelspannungsanlage außer Betrieb gesetzt werden soll bzw. für Wartungsarbeiten geöffnet werden muss. Die Trennung der unterschiedlichen Wege zur Absonderung der Zersetzungsprodukte 5 und des Isoliergases 4 bewirkt, dass im Betriebsfall kontinuierlich die auftreten¬ den, unerwünschten Zersetzungsprodukte 5, 5λ gezielt in einen separaten Behälter zu einem dafür vorgesehenes Absorptions¬ mittel 6 geleitet werden. Bei Stilllegung der Anlage wird das restliche, reine Isoliergas in einen weiteren Behälter 16 ge- leitet und liegt dort dann in Reinform in einem zweiten Sorptionsmittel 14 zur Wiederverwertung vor.
Dabei kann es zweckmäßig sein, in dem Weg mit dem gestrichel- ten Pfeil 4 zwischen den Ventilen 10 eine Berstscheibe anzu¬ bringen, die grundsätzlich bei den meisten Hoch- oder Mittelspannungsanlagen mit in den gasisolierten Raum der unter Druck steht, vorgesehen ist. Diese Berstscheibe 18 ist jedoch so angeordnet, dass bei einem Schadensfall, bei dem uner- wünschter Überdruck entsteht, das Isoliermedium 4 direkt in den Behälter 16 mit dem Sorptionsmittel 14 geleitet wird und nicht in den Umgebungsraum der Hoch- oder Mittelspannungsanlage abgegeben wird. Auf diese Weise wird selbst im Schadens¬ fall das Isoliermedium 4 sicher aufgefangen. Dies führt wie- derum dazu, dass durch diese Anordnung grundsätzlich auch toxische Materialien als Isoliermittel 4 eingesetzt werden kön¬ nen, da eine Kontaminierung des Anlagenraumes bei einem Scha¬ densfall so vermieden wird. In einer weiteren Ausgestaltungsform gemäß Figur 4 ist der Behälter 12, hier dargestellt mit einem Bezugszeichen 12 innerhalb des Isolierraumes 2 angeordnet. Er ist dabei mit einer selektiven Membran 8 versehen, so dass etwaige auftretende Zersetzungsprodukte 5 über die selektive Membran 8 in den Behälter 12 λ gelangen können und dort von dem Sorptionsmittel 6 absorbiert werden können. Auch hier ist es natürlich möglich, mehrere verschiedene selektive Membrane 8, 8λ bzw. dahinter liegende Sorptionsmittel 6 und 6λ anzuordnen, so dass sicher alle unterschiedlichen Arten von Zersetzungspro- dukten 5, 5λ zuverlässig dem Isolierraum entzogen werden.
Als Sorptionsmaterialien kommen physikalisch chemisch aktive Substanzen mit großer spezifischer Oberfläche und vor allem großen Porenvolumen wie beispielsweise aktivierte Zeolithe, Aktivkohle, Silikagel oder ähnliches in Frage. Ebenso sind
Polymere anwendbar, welche eine geeignete chemische Struktur und/oder entsprechende hohe Mikroporosität aufweisen, um über eine große innere Oberfläche die Zersetzungsprodukte durch Sorption zu binden. Als selektiv durchlässiges
Membranmaterial für die selektive Membran 8 sind insbesondere Polymere mit hohen Diffusionskoeffizienten für die wichtigsten Zersetzungsprodukte, wie z.B. Polyethylene geeignet, so dass das Isoliergas 4 zuverlässig von dem Sorptionsmittel 6, das für die Zersetzungsprodukte 5 vorgesehen ist, getrennt ist, die Zersetzungsprodukte 5 hingegen zuverlässig die dafür vorgesehenen Sorptionsmittel 6 durch die Membran 8 erreichen können. Geeignet als Membranmaterial sind nanoporöse Membra¬ nen, beispielsweise aus Polymeren, die die niedermolekularen Zersetzungsprodukte 5 durchlassen, die höher molekularen Isoliergasmoleküle jedoch zurückhalten.
Grundsätzlich ist es möglich, durch die gezeigte Anordnung, im Bedarfsfall das Isoliermedium 4 sicher und selektiv aus dem Isolierraum 2 zu trennen, wodurch die Hoch- bzw. Mittelspannungsanlage wesentlich gefahrloser transportiert und/oder demontiert bzw. gewartet werden kann, als dies ohne Einsatz von Absorptionsmittel möglich wäre.

Claims

Patentansprüche
1. Hoch- oder Mittelspannungsanordnung umfassend einen Isolierraum (2) mit einem gasförmigen Isoliermedium (4) sowie ein Sorptionsmittel (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Sorpti¬ onsmittel (6) von einer selektiv permeablen Membran (8) gegenüber einer Isolierraumatmosphäre abgeschirmt ist, wobei die Membran (8) bezüglich Zersetzungsprodukte (5) des Iso¬ liermediums selektiv permeable ausgestaltet ist und das Sorp- tionsmittel (6) Zersetzungsprodukte (5) des gasförmigen Iso¬ liermediums (4) sorbiert.
2. Hoch- oder Mittelspannungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Sorptionsmittel (14) vorgesehen ist, das vom Isolierraum (2) durch ein Ventil (10) getrennt ist und das gasförmige Isoliermedium (4) sorbiert.
3. Hoch- oder Mittelspannungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Isolierraum (2) und dem zweiten Sorptionsmittel (6λ) eine zweite selektive Memb¬ ran (8) angeordnet ist und die zweite Membran (8λ) für das Isoliermedium (4) selektiv ausgestaltet ist.
4. Hoch- oder Mittelspannungsanordnung nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sorpti¬ onsmittel (6) zur Aufnahme der Zersetzungsprodukte (5) und das dazugehörige selektive Membran (8) in einem bezüglich des Isolierraum (2) separaten Behälter (12, 12 λ) angeordnet sind.
5. Hoch- oder Mittelspannungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sorptionsmittel (6, 6x x)für Zersetzungsprodukte vorgesehen sind, die jeweils von unterschiedlichen selektiven Membranen (8, 8λ) umgeben sind.
6. Hoch- oder Mittelspannungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sorptionsmittel (6) mit einer selektiven Membran (8) für niedermolekulare Zersetzungspro¬ dukte (5) und/oder ein Sorptionsmittel (6λ) mit einer selek¬ tiven Membran (8λ) für hochmolekulare Zersetzungsprodukte (5) und/oder ein Sorptionsmittel (6λ λ) mit einer selektiven Membran (8λ λ) für Wasser vorgesehen ist.
7. Hoch- oder Mittelspannungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sorptionsmittel (14) vom Isolierraum (2) durch eine dem Ventil (10) parallel geschaltete Berstscheibe (18) ge¬ trennt ist, die sich bei Überschreiten eines maximal zulässi¬ gen Drucks im Isolierraum (2) öffnet und das zweite Sorpti¬ onsmittel (14) mit dem Isoliermedium (4) in Verbindung bringt .
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