DE2552086A1

DE2552086A1 - Ueberspannungsableiter fuer eine metallgekapselte schaltanlage

Info

Publication number: DE2552086A1
Application number: DE19752552086
Authority: DE
Inventors: Paul Prof Dr Ing Brueckner; Hennig Dr Ing Gremmel; Dieter Dr Ing Koenig
Original assignee: Calor Emag AG
Current assignee: Calor Emag AG
Priority date: 1975-11-20
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2552086B2

Description

Überspannungsableiter für eine metallgekapselte
Schaltanlage Die Erfindung betrifft einen in einem Gehäuse angeordneten Überspannungsableiter für eine mit elektronegativem Gas, wie SF6, gefüllte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage, wobei das Ableitergehäuse in einem Isoliergas, vorzugsweise im Isoliergas der Schaltanlage, angeordnet ist.
Bekannte Überspannungsableiter für mit elektronegativem Gas isolierte Anlagen genügen den an sie gestellten Forderungen nur unzureichend. So hat man z.B. versucht, Ableitergehäuse mit üblichen Löschfunkenstrecken und Begrenzungswiderständen in die Kapselung dieser Anlagen einzubauen. Bei einem Löschungsversagen werden diese Ableiter samt Gehäuse nicht selten explosionsartig zerrissen. Sie werden daher in besonderen Schottgehäusen untergebracht. Da sie für Freiluftaufstellung konzipiert sind, müssen ihre Gehäuse für die Unterbringung in einer Isolierdruckgasatmosphäre zusätzlich aufwendig abgedichtet werden, um das Eindringen von Isoliergas (z.B. SF6) in den in der Regel mit Stickstoff gefüllten Funkenstreckenteil des Ableiters zu vermeiden, was dessen Ansprech-Kennlinie stark beeinflussen würde.
Um u.a. diese Schwierigkeiten zu umgehen, hat man vorgeschlagen (DT-AS 22 35 514), den Hauptteil der Funkenstrecke des Ableiters mit dem Gas der Anlage, nämlich SF6, zu fluten.
Dies verändert aber das Ansprechen der Funkenstrecke und macht aufwendige Zusatzuntersuchungen notwendig. Ungewiß bleibt das Ansprechen dennoch, da das SF6-Gas Veränderungen unterliegt. So muß ein erheblicher Aufwand für die Überwachung des Gases (Dichte, Temperatur, Druck) getrieben werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen, funktionstüchtigen Uberspannungsableiter für gasisolierte, metallgekapselte Anlagen der eingangs genannten Art anzugeben, der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Vakuumschaltrohr erreicht, das als Ableiter für die Schaltanlage, bzw. in ihr verwandt ist.
Diese Lösung hat Vorteile.
Ein solches Vakuumschaltrohr ist ein einfaches, technisch erprobtes und handelsübliches Bauelement. Die Schalt stücke des Vakuumrohres stehen sich-im Gegensatz zur schlechter isolierenden SF6-Atmosphäre-mit nur geringem Abstand gegenüber. Sie bilden ein nahezu homogenes elektrisches Feld, was einen geringen Ansprechverzug des Ableiters garantiert.
Der neue Ableiter löscht wie ein Leistungsschalter und benötigt in der Regel nur eine Periode des netzfrequenten Wechselstromes um sicher abzuschalten. Die Schaltstrecke verfestigt sich rasch. Die Isoliergasatmosphäre innerhalb der Schaltanlage wird nicht durch korrosive Schalt gase verunreinigt. Seine Abdichtungen sind jeder Isoliergasatmosphäre gewachsen.
Durch wiederholtes Messen des Vakuums nach der Herstellung einer Vakuumschaltröhre kann man Aussagen über deren Langzeitverhalten machen.
Es hat sich.herausgestellt, daß solche Schaltrohre sehr zuverlässig über Jahrzehnte hinweg arbeiten können. Ein Versagen einer solchen Röhre infolge einer Leckage ist daher bei fachgerechter Montage nahezu ausgeschlossen. Dies gilt insbesondere für die Verwendung von Schaltrohren mit fest eingestellten, also nicht bewegbaren, Schaltstücken.
Schaltbare Vakuumrohre kann man vorteilhaft gleichzeitig auch als Erdungsschalter einsetzen, was erhebliche Kosten spart.
Es ist zwar bekannt, Vakuumröhren mit fest eingestellten Kontakt stücken als Überspannungsableiter zu verwenden. Sie werden jedoch lediglich als Einzelbauelemente im sogenannten Mittelspannungsbereich bis etwa 30 kV eingesetzt. Ein Einsatz in Schaltanlagen der hier zugrunde liegenden Art war nicht vorgesehen.
Wie gefunden wurde, eignet sich die Erfindung besonders gut für Höchstspannungsschaltanlagen ab etwa 60 kV, insbesondere bei 110 kV. Hierbei können vorteilhaft mehrere Schaltröhren in Reihenschaltung zur Anwendung gelangen. Mit dieser Anordnung wird - im Vergleich zu einer einzelnen Röhre - zusätzlich eine Verminderung des Streubereichbandes der Löscheinsatzspannung erzielt.
Die Spannungsaufteilung der in Reihe angeordneten Vakuumschaltrohre kann mit an sich bekannten konzentrierten Steuerkondensatoren beliebiger Bauart erfolgen. Auch die Schaltstrecken überbrückende Flächenkondensatoren, z.B.
in Form ineinandergreifender Kegelstümpfe, können zu diesem Zwecke innerhalb oder außerhalb der Röhre zur Anwendung gelangen. Aber auch der Getterschirm eignet sich zur Anbringung von Elementen zur Spannungssteuerung. Auch die Schaltstrecken können durch unterschiedliche Form oder ungleichem Abstand der Schalt stücke zueina-nder die gewünschte Steuerkapazität liefern. Dabei empfiehlt es sich, zumindest die Kapazitäten der am Anfang und Ende einer Reihenschaltung angeordneten Schaltrohrstrecken von den übrigen unterschiedlich auszuführen.
An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen geerdeten Kapselungsendabschnitt 1 einer metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage, die z.B. mit SF6-Isoliergas unter Druck gefüllt sein möge. Dieser Abschnitt enthält ein übliches Vakuumschaltrohr 2, das gleichzeitig als Erdungsschalter verwandt ist. Im Innern stehen sich ein feststehendes, Hochspannungspotential führendes Kontaktstück 3 und ein bewegliches, mit Erde verbundenes Schaltstück 4 gegenüber. Das Schaltstück 4 ist von einem Abdichtungsbalgen 5 umgeben; es ist aus der Schaltanlage herausgeführt und an seinem freien Ende mit einer Betätigungshandhabe 6 ausgestattet. Die Stirnseiten des Schaltgefäßes 2 sind spannungsgünstig durch kreisförmige Elektroden 7 abgeschirmt. Der Getterschirm des Vakuumschalters ist mit 8 bezeichnet.
Zweckmäßigerweise werden solche Überspannungsableiter an den Einspeisungsstellen der Schaltanlage und/oder an deren, eine einlaufende Überspannungswelle reflektierende Enden eingebaut sein. Vielfach wird aus wirtschaftlichen Gründen ein einzelner Ableiter pro Phase auch an der Sammelschiene, insbesondere in deren elektrischer und/oder räumlicher Mitte angeordnet sein.
Fig. 2 zeigt eine Reihenschaltung der Vakuumschaltrohre 2a, 2b, 2c mit feststehenden Schaltstücken 3a, 4a. Den einzelnen Schaltstrecken sind hier konzentrierte Steuerkondensatoren 9a, 9b parallel geschaltet.
Im Fall einer Leckage eines Vakuumrohres würde lediglich der Ansprechpegel eines Ableiters vermindert und durch wesentlich öfteres Ansprechen der Strecke(n) bemerkt werden. Das Ansprechen der Löschstrecken ist auf fotoelektronischem Wege oder durch Erfassen der nach Erde abfließenden Ströme leicht zu überwachen.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche 1.)) Überspannungsableiter für eine mit elektronegativem Gas, insbesondere SF6, isolierte, metallgekapselte Schaltanlage für hohe Spannungen, wobei das Gehäuse des Ableiters ebenfalls in einer Isoliergasatmosphäre angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vakuumschaltrohr (2, 2a, 2b, 2c) als Ableiter verwandt ist.
2.) Ableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (3, 4, 3a, 4a) des Vakuumschaltrohres fest eingestellt sind.
3.) Ableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumschaltrohr (2) gleichzeitig als Erdungsschalter verwandt ist.
4.) Ableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den Einsatz bei Schaltanlagen mit einer Reihenspannung von 60 kV und höher.
5.) Ableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er innerhalb der Kapselung (1) der Hochspannungsschaltanlage angeordnet ist.
6.) Ableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem separaten mit Isoliergas gefüllten Gehäuse neben der Schaltanlage angeordnet ist.
7.) Ableiter nach AnsprUch 6, dadurch gekennzeichnet, daX das separate Gehäuse an die Gasversorgung der Schaltanlage angeschlossen ist.
8.) Ableiter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer Vakuumschaltrohre in Reihenschaltung.
9.) Ableiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungs steuerung der einzelnen Schal-trohre konzentrierte Steuerkondensatoren (9a, 9b) mit festem, flüssigem oder gasförmigem Dielektrikum verwandt sind.
10.) Ableiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungssteuerung flächige, als Kegelstümpfe ineinandergreifende Steuerelektroden verwandt sind.
li.) Ableiter nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Getterschirme (8) der Vakuumschaltrohre mit Elementen zur Steuerung der Spannungsverteilung verbunden sind.
12.) Ableiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsverteilung längs der Reihenschaltung durch unterschiedliche Kapazitäten der einzelnen Schaltstrecken gesteuert ist.
13.) Ableiter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schaltrohren unterschiedliche Schaltstückabstände eingestellt sind.
14.) Ableiter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt stücke der einzelnen Schaltrohre unterschiedlich geformt sind.
15.) Ableiter nach einem der Ansprüche i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitvorgänge der Schaltrohre fotoelektronisch oder durch Erfassung der Erdströme registriert werden.
16.) Ableiter nach einem der Ansprüche 1 bis i5, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Enden der zylindrischen Vakuumschaltrohre eine kreisförmige Elektrode (7) tragen.
17.) Ableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er an der Sammelschiene, insbesondere an deren elektrischer und/oder räumlicher Mitte angeschlossen ist.