DE2360071C2

DE2360071C2 - Gekapselte mit Schwefelhexafluorid (SF↓6↓) isolierte Hochspannungseinrichtung

Info

Publication number: DE2360071C2
Application number: DE2360071A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.rer.nat. Müller; Friedrich Richter; Heinz-H. Dr.-Ing. 1000 Berlin Schramm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-29
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1984-12-13
Also published as: JPS5535896U; FR2253256B1; CH580346A5; GB1489902A; US4074064A; FR2253256A1; JPS5085887A; DE2360071A1; IT1025997B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte, mit Schwefelhexafluorid (SF₆) isolierte Hochspannungseinrichtung mit mindestens einem hochspannungsführenden elektrischen Leiter, der mittels den Querschnitt der Kapselung ausfüllende Isolatoren gegenüber der Kapselung abgestützt ist, die benachbart zu den Isolatoren lichtbogenresistent ausgeführt ist, wobei der Leiter im Bereich der Isolatoren ein im Hinblick auf den Lichtbogenabbrand ausgebildetes Zwischenstück aufweist.

Eine derartige Hochspannungseinrichtung ist aus der DE-OS 20 59 330 bekannt. Bei dieser bekannten metallgekapselten, mit Schwefelhexafluorid druckgasisolierten Hochspannungsleitung ist zur Verringerung des Materialaufwandes für die Kapselung an den Stellen, an denen im Störfall ein Lichtbogen zum Stehen kommen kann, im Innern der Kapselung ein Ring aus abbrennfestem Material vorgesehen. Tritt nun ein Störlichtbogen auf, so wandert dieser solange, bis er auf diesem Ring zum Stehen kommt. Der eine Fußpunkt des Lichtbogens greift somit nicht mehr an der Kapselung, sondern an diesem abbrennfesten Ring an. Weiterhin ist an dieser Stelle der Leiter, auf dem der andere Fußpunkt des Lichtbogens steht, massiv ausgeführt, im Gegensatz zu den anderen Leiterbereichen, an denen dieser hohl ausgebildet ist. Aufgrund des durchgehend gleichen Materials des Leiters ist dessen Abbrennfestigkeit an allen Stellen gleich, ein Durchbrennen wird jedoch durch den massiv ausgebildeten Teil ausgeschlossen.

Weiterhin ist aus der CH-PS 5 41 215 eine Hochspannungseinrichtung mit einer rohrförmigen Kapselung bekannt, bei der das Mantelrohr aus Aluminium besteht und nur unmittelbar benachbart zu den Isolatoren Rohrabschnitte aus Stahl vorgesehen sind, um ein Durchbrennen des Mantelrohres bei einem am Isolator stehenbleibenden Lichtbogen zu verhindern. Angaben über den Aufbau und das Material des Leiters sind nicht gemach i.

Weiterhin ist es üblich, bei mit Schwefelhexafluorid isolierten Hochspannungseinrichtungen den Leiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auszuführen. Dazu ist es weiterhin bekannt, siehe ISEE-Transaclions on Power Apparatus and Systems vom Februar 1969, Seite 152, daß die Aluminiumleitcr einem erheblichen Abbrand an den Stellen unterworfen sind, an denen ein Störlichtbogen über längere Zeit hinweg ansteht

Der Frfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Resistenz der Hochspannungseinrichtung gegen mittelbare und unmittelbare Lichtbogeneinwirkung zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine gekapselte, mit Schwefelhexafluorid (SF₆) isolierte Hochspannungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der im übrigen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehende elektrische Leiter am Zwischenstück Stellen größter Lichtbogenbeanspruchung eine der Kapselung zugewandte Fläche aus einem lichtbogenresistenten, elektrisch leitenden Material aufweist, dessen Reaktionsenthalpie kleiner ist als diejenige, die bei einer chemischen Reaktion des unter Lichtbogeneinfluß aus dem SF₆ frei gewordenen Fluors mit dem übrigen Leitermaterial ent steht.

Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wie sie das übrige Leitermaterial bilden, haben gegenüber Fluor, das bei Auftreten eines Lichtbogens durch Zersetzung des verwendeten Isoliergases Schwefelhexafluorid entstehen kann, eine verhältnismäßig große Enthalpie, so daß nach Einleitung einer Reaktion zwischen dem Aluminium oder der Aluminiumlegierung und dem Fluor durch einen Lichtbogen, der sowohl der Zersetzung des SF₆ einleitet, als auch die genügend hohe Temperatur für den Beginn der Reaktion liefert, diese Reaktion als mittelbare Lichtbogeneinwirkung durch die hohe entstehende Reaktionswärme dann weiter exotherm abläuft, auch wenn der ursprüngliche auslösende Lichtbogen abgeschaltet ist. Dies hat eine Zerstörung der Hoch spannungseinrichtung als Folge, die nicht meiir von außen beeinflußbar ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird dagegen sichergestellt, daß ein elektrischer Störlichtbogen nur an einer Stelle zum Stehen kommt, an welchem der Leiter nicht mehr aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, sondern aus einem lichtbogenresistenten elektrisch leitenden Material mit kleinerer Reaktionsenthalpie gegenüber Fluor. Dadurch kann keine exotherme Reaktion auftreten, sondern eine möglicherwei se ausgelöste Reaktion hört beim Ausschalten des Lichtbogens ebenfalls auf. Derartige Materialien sind beispielsweise Kupfer für den elektrischen Leiter und Stahl für die Kapselung.

ho Es ist vorteilhaft, die Leiterfläche aus dem lichtbogenresistenten, elektrisch leitenden Material kleiner Reaktionscnthalpic gegenüber Fluor auf beiden Seiten der den Querschnitt der Kapselung ausfüllenden Isolatoren vor/ussehcn.da ein Störlichtbogen auch jeweils auf beiden Seiten dieser Isolatoren zum Stehen kommen kann. Im folgenden sei die Erfindung anhand der in den Fig. I und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils einen Längs-

schnitt durch eine gekapselte gasisolierte Hochspanniingscinrichlung.

Die Hochspannungseinrichtung ist als mclallgekapsclte, druckgasisolierte Hochspannungsleitung zur Übertragung elektrischer Energie ausgebildet Die Hochspannungsleitung besteht aus einer vorzugsweise rohrförmigen Kapselung 1 und einem elektrischen Leiter 2, der die Hochspannung führt und mittels eines scheibenförmigen Isolierstoffkörpers 3 gegenüber tier Kapselung gehalten ist. Im Innern der Kapselung I ist iu als gasförmiges Isoliermittel Schwefelhexafluorid eingefüllt. Zur Erhöhung der Lichtbogenresistenz ist bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der elektrische Leiter 2, der im wesentlichen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, im Bereich des den Querschnitt der Kapselung I lichtbogenundurchlässig ausfüllenden Stützisolators 3, d. h. also an den Stellen, an denen ein während des Betriebes entstehender Lichtbogen verharrt, von einem Lcilerabschnitt 2a fortgesetzt, der aus einem Material besteht, dessen Reaktionswärme kleiner ist als diejenige Reaktionswärme, die für eine chemische Reaktion des unter Lichtbogeneinfluß aus dem Schwefelhexafluorid frei gewordenen Fluors mit dem Material des Leiters 2 erforderlich ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Leiterabschnitt 2a aus Kupfer. Er bildet somit an den Stellen größler Lichtbogenbeanspruchung eine der Kapselung 1 zugewandte Fläche 2b aus einem lichtbogenresistenten, elektrisch leitenden Material.

Anstelle des in der Fig. 1 dargestellten Längsebschnittes 2a des elektrischen Leiters 2 kann diese lichtbogen rcsistente Fläche 2b auch, wie die F i g. 2 in einem weiteren Ausführungsbcispiel zeigt, von einem den aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Leiter 2 umgebenden Schirmkörper 4 gebildet sein, η der vorzugsweise aus Kupfer besteht.

In beiden Au.sführungsbcispiclen ist zusätzlich die Kapselung 1 zumindest im Bereich der Fläche 26 des elektrischen Leiters 2 mit einer lichtbogenresistenten inneren Oberfläche 5 versehen. Da die Ausführungsformen gemäß der Erfindung am Beispiel eines lichtbogenundurchlässigen Isolierstoffkörpers als eine der Stellen, wo ein entstehender Lichtbogen stehen bleiben kann, beschrieben sind, sind zu beiden Seiten des Isoliersioffkörpers 3 die lichtbogenresistente LeiterfläeSie 2b und die inneren lichtbogenresistenten Kapselungsoberflächen 5 vorgesehen. Die Kapselungsoberfläche 5 kann ebenfalls aus Kupfer oder aber aus Stahl bestehen. Auch für die Matcrialwahl der Kapselungsoberfläche an den Stellen größter Lichtbogenbeanspruchung sollte darauf oo geachtet werden, daß der Reaktionswärmewert des Materials kleiner ist als diejenige Reaktionswärme, die für eine chemische Reaktion des unter Lichtbogcnciniluß aus dem SF_b frei gewordenen Fluors mit dem Material erforderlich ist. κ

Durch die Anwendung der Erfindung ist nicht nur die Lichtbogenbeständigkeit der gekapelten, gasisolierten Hochspannungseinrichtung nach der ErfinJung gegen unmittelbare EinVirkung des Lichtbogens, insbesondere eines stehenden Lichtbogens, erhöht, es ergeben sich to auch keine Beschädigungen oder Gefährdungen der Hochspannungs^inrichlung durch mittelbare Lichtbogcncinflüsse, insPesondere durch exotherme chemische Reaktionen. De'" in der Anwendung von Aluminium oder Aluminium'cgicrungcn uls Material für den clektri- μ sehen Leiter un<] gegebenenfalls auch der Kapselung liegende Vorteil kann durch Anwendung der Erfindung, nur an den Stellen größter Lichtbogenbeanspruchiing

besondere Maßnahmen zu treffen, weitgehend beibehalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gekapselte, mit Schwefelhexafluorid (SF₆) isolierte Hochspannungseinrichtung mit mindestens einem hochspannungsführenden elektrischen Leiter, der mittels den Querschnitt der Kapselung ausfüllende Isolatoren gegenüber der Kapselung abgestützt ist, die benachbart zu den Isolatoren lichtbogenresistent ausgeführt ist, wobei der Leiter im Bereich der Isolatoren ein im Hinblick auf den Lichtbogenabbrand ausgebildetes Zwischenstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der im übrigen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehende elektrische Leiter (2) am Zwischenstück eine der Kapselung (1) zugewandte Fläche (2b) aus einem lichtbogenresistenten. elektrisch leitendem Material aufweist, dessen Reaktionsenthalpie kleiner ist als diejenige, die bei einer chemischen Reaktion des unter Lichtbogeneinfluß aus dem SF₆ frei gewordenen Fluors mit dem übrigen Leitermaterial entsteht

2. Hochspannungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2b) von einem den elektrischen Leiter (2) umgebenden Schirmkörper (4) gebildet ist.

3. Hochspannungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2b) von einem Längsabschnitt (2a) des elektrischen Leiters (2) gebildet ist.