DE3318344C2

DE3318344C2 - Hochspannungsschaltanlage

Info

Publication number: DE3318344C2
Application number: DE19833318344
Authority: DE
Inventors: David A. Pasadena Calif. Wall
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1982-06-07
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1986-11-20
Also published as: DE3318344A1; CH658946A5

Abstract

Zwei stromführende elektrische Leiter (Stromzuführung 22, Tragplatte 54), welche innerhalb eines isoliergasgefüllten Gehäuses einer metallgekapselten Hochspannungsanlage mit Abstand voneinander angeordnet sind, sollen miteinander durch außerhalb der Anlage tätiges Montagepersonal kontak tiert werden. Dies wird dadurch erreicht, daß einer dieser Leiter (Stromzuführung 22) ein von einer Welle (80) verschiebbares Kontaktstück (53) aufweist, welches in oder außer Eingriff mit einem am anderen der zwei Leiter (Tragplatte 54) vorgesehenen feststehenden Kontaktstück (52) gebracht werden kann. Die Welle (80) ist Teil eines bequem von außerhalb betätigbaren Getriebes.

Description

(a) daß die Stromzuführungen (22) jeweils zwei im Inneren des Gehäuses (20) befindliche Kontaktstücke (52,53) aufweisen, von denen ein erstes (53) in einem hohlzylindrisch ausgebildeten Leiterstück der Stromzuführung (22) geführt und mittels eines im Inneren des Gehäuses (20) befindlichen Zahnradgetriebes in oder außer Eingriff mk einem zweiten (52) der beiden Kontaktstücke (52,53) bringbar ist,

(b) daß das erste Kontaktstück (53) einen Konus und das hohlzylindrische ausgebildete Leiterstück (Haltezylinder 86) eine an den Konus angepaßte konische Innenfläche (88) aufweist, welche den Konus mit Kontaktkraft beaufschlagt, wenn beide Kontaktstücke (52,53) miteinander in Eingriff sind, und

(c) daß an den Gehäuseansätzen (21) jeweils eine verschließbare öffnung (100) vorgesehen ist, durch weVne das Zahnradgetriebe (Kegelräder 81, 91) mittels eines wellendrehenden Werkzeuges (Kurbel 102) vor Verschließen der öffnung (100) betätigbar ist

2. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des hohlzylindrisch ausgebildeten Leiterstücks (Haltezylinder 86) ein axial erstreckter, der Führui-g des ersten Kontaktstückes (53) dienender Schlitz (89) angebracht ist

3. Hochspannungsschaltanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe eine nahe der Öffnung (100) angeordnetes und mit dem wellendrehenden Werkzeug (Kurbel 102) in Eingriff bringbares Endteil (Mehrkantkopf 94) aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsschaltanlage gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Hochspannungsschaltanlage ist beispielsweise aus der US-PS 38 86 336 bekannt Die bekannte Anlage enthält mindestens einen Leistungs- und zwei Trennschalter, welche Trennschalter jeweils mit einem der Stromanschlüsse des Leistungsschalters verbunden sind. Die Schaltstellen des Leistungs- sowie der beiden Trennschalter sind je für sich in einem mit einem Isoliergas gefüllten Metallgehäuse angeordnet. Das Metallgehäuse des Leistungsschalters weist zwei Gehäuseansätze auf, durch die jeweils eine Stromzuführung geführt ist, welche die im Inneren des Gehäuses befindliche Schaltstelle mit einem der beiden außerhalb dieses Gehäuses angeordneten Stromanschiüssen verbindet.

Die mechanische Verbindung dieser Stromzuführungen mit der Schaltstelle wird üblicherweise durch Bolzen oder Klemmen hergestellt und läßt sich dann leicht und bequem ausführen, wenn das Metallgehäuse des Leistungsschalters geräumig ausgebildet ist, so daß das Montagepersonal in das Gehäuse eintreten kann. Bei kleinen Gehäusen hingegen sind nahe dem Verbindungsbereich große Öffnungen vorgesehen, durch weiche das Montagepersonal seine Tätigkeit ausüben kann, und welche danach dichtend verschlossen werden.
Bei manchen Leistungsschaltern, insbesondere solchen mit einem sehr kompakten Aufbau und eim ro gestreckten Gehäuse, ist der direkte Zugang zu den innenliegenden Teilen jedoch sehr beengt Darüber hinaus verhindern die dielektrischen Eigenschaften von sehr kompaktem Zubehör häufig die Verwendung von öffnungen in der Kapselung, welche ausreichend groß oder geeignet angeordnet sind, um direkten Zugriff zum Verbinden der Schaltstellen mit den Durchführungsleitern zu haben. Bei sehr kompakten Vorrichtungen stellen daher große öffnungen im Gehäuse, weiche später mit einem Deckel dichtend verschlossen werden, unregelmäßige Flächen dar, die selbst dann, wenn sie von einer runden Abschirmung geschützt sind, die Spannungsbeanspruchung zwischen den stromführenden innenliegenden Teilen und dem geerdeten Gehäuse erheblich vergrößern können.

Es ist Aufgabe der Erfindung bei Montagearbeiten das Verbinden oder Trennen der im Gehäuse des Leistungsschalters der gfitungsgemäßen Hochspannungsschaltanlage befindlichen Stromzuführungen durch außerhalb der Anlage tätiges Personal in raum- und kostensparender Weise zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß zusätzliche Montageöffnungen für das Montagepersonal, welche so groß bemessen sind, daß zv/ischen stromführenden Innenleitern und dem auf Erdpotential befindlichen Gehäuse unerwünschte Spannungsverteilungen auftreten, entbehrlich sind. Da die Gehäuseöffnung zum Betätigen des Getriebes äußerst klein sein kanr und in einem unkritischen Bereich gelegen ist, treten keine Oberspannungsprobleme auf. Das vom Zahnradgetriebe bewegte Kontaktstück kann in eine Trennstellung zurückgezogen werden, weiche das Herausführen des zugeordneten zweiten Kontaktstückes der Stromzuführung und eines daran angeschlossenen Teils, etwa einer Schaltstelle, aus dem Gehäuse ermöglicht Die Ausbildung des beweglichen Kontaktstückes begünstigt die Bewegbarkeit des manuell zu betätigenden Trennschalters.

Aus der US-PS 38 86 336 sowie der US-PS 41 07 498 sind bei Trennschaltern mit isoliergasgefüllten Metallgehäusen Kontaktanordnungen mit mindestens zwei Kontaktstücken bekannt, bei denen ein in einem halbzylindrisch ausgebildeten Leiter geführtes, bewegliches Kontaktstück mittels eines Zahnradgetriebes in oder außer Eingriff mit einem feststehenden beider Kontaktstücke bringbar ist

Eine entsprechend wirkende und ebenfalls in einem isoliergasgefüllten Metallgehäuse befindliche Kontaklanordnung ist auch bei einem Erdungsschalter nach der US-PS 39 87 260 bekannt, bei der jedoch im Gegensatz zu den Kontaktanordnungen der Trennschalter der bewegliche Kontakt von einer Schubkurbel angetrieben ist.

Bei allen diesen Kontaktanordnungen sind jeweils zwischen dem beweglichen Kontakt und dem ihn umgebenden und als Stromzuführung dienenden, hohlzylindrischen Leiter Gleitkontakte vorgesehen, welche für

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eine ständige elektrische Verbindung der beweglichen Kontakte mit der Stromzuführung sorgen. Darüber hinaus muß bei allen diesen Kontaktanordnungen der Antrieb des beweglichen Kontaktes in gasdichter Weise durch das Metallgehäuse geführt sein, um die Trenn- und Erdungsschalter vor dem öffnen der isoliergasgefüllten Metallgehäuses betätigen können.

Aus der DE-OS 27 06 447 ist ferner ein Steckverbinder für zwei in einer gemeinsamen Metallkapselung vorgesehene Sammelschienen bekannt, welcher Steckverbinder bei der Montage durch eine verschließbare öffnung ins Innere der Metallkapselung gebracht wird. Steckverbinder und Sammelschiene bilden hierbei Schleifen. Ein solcher Steckverbinder ist daher für das Verbinden und Trennen der in einer Metallkapselung befindlichen und geradlinig erstreckten Stromanschlüsse eines Leistungschalters nicht geeignet

In der Zeichnung ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wiedergegeben.

F i g. 1 stellt eine Aufsicht auf einen axialen Schnitt durch einen einzelnen Pol eines Leistungsschalters dar, weicher geeignet ist, in einer gasisolierten Unterstation verwendet zu werden, und zeigt beide Anichlußleiter, weiche mit erfindungsgemäß ausgebildeten Verbindungsmitteln versehen sind,

F i g. 2 zeigt eine Aufsicht auf den längs 2-2 geschnittenen Leistungsschalter gemäß F i g. 1,

Fig.3 stellt eine vergrößerte Aufsicht auf einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Leistungsschalter dar, bei dem Anschlußteile miteinander ^:n Eingriff sind,

F i g. 4 zeigt eine der F i g. 3 entsprechende Aufsicht, bei der jedoch die Anschlußteile außer Eingriff sind,

Fig.5 stellt eine Aufsicht auf einen längs 5-5 geschnittenen Leistungsschalter gemäß Fig.3 dar und zeigt ein Werkzeug, welches zum Betätigen einer Welle eines erfindungsgemäß ausgebildeten, getriebebewegten Mechanismus vorgesehen ist

In den F i g. J und 2 ist ein einzelner Pol eines gasisolierten Leistungsschalters dargestellt, welcher mit Blaskolbenschatteinheiten ausgerüstet sein kann und in Abhängigkeit von der Anzahl hintereinander geschalteter Schaltstellen Nennspannungen von 145 oder 242 kV bei 63 kA aufweist Für einen dreiphasigen Leistungsschalter, dessen Pole jeweils über eine eigene Trägereinheit (nicht dargestellt) verfugen, werden drei in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen benötigt

Das Leistungsschaltergehäuse kann aus einem gestreckten Metallgehäuse 20 bestehen, dessen Durchmesser beispielsweise 0,762 m und dessen Länge beispielsweise 2388 m betragen kann. Die Achse des Gehäuses 20 verläuft üblicherweise horizontal. An einander gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 20 sind Ansätze 21 vorgesehen, durch welche Stromzuführungen 22 in das Leistungsschaltergehäuse eintreten.

Die Stromzuführungen 22 können beispielsweise von konischen Stützisolatoren 23 getragen werden, welche durch geeignete Bolzen 25 an mit den Ansätzen 21 verbundenen Flanschen 24 angebracht sein können. Die Stromzuführungen 22 sind mit einem beliebigen äußeren Stromkreis verbunden und können beispielsweise in einer gasisolierten Leitung angeordnet oder mit Freihiftleitungen verbunden sein oder in irgendeine beliebige Form annehmen.

Jeder Ansatz 21 ist von einem zugehörigen Stromwandler 27 üblicher Bauweise umgeben. Es ist jedoch zu beachten, daß bei der kompakten Bauweise des Leistungsschalters in einer Unterstation der Stromwandler 27 nahe dem Gehäuse 20 angeordnet ist Die lage des Stromwandlers 27 macht es unmöglich, die üblicherweise vorgesehenen, ins Innere des Gehäuses 20 führenden Montageöffnungen anzubringen, mit deren Hilfe die Verbindungen zwischen den Enden der Stromzuführungen 22 und der im Inneren des Gehäuses 20 vorgesehenen Schaltstellen in manueller Weise hergestellt werden können.

ίο Am rechterhand gelegenen Ende des Gehäuses 20 ist ein Kurbelgehäuse 30 befestigt welches beispielsweise mittels eines Ringes von Bolzen, wie etwa Bolzen 31, angeflanscht ist Das Kurbelgehäuse 30 umfaßt eine Welle 32, welche mittels eines (nicht dargestellten) in einem Gehäuse 40 vorgesehenen Antriebsmechanismus um ihre Achse gedreht werden kann. Die Welle 32 ist über einen Kurbelarm 34 mit einer Betätigungsstange 33 verbunden. Der Kurbelarm 34 ist mit seinem einen Ende ara der Welle 32 befestigt und ist mit seinem freien anderen Ende mittels eines drehbaren Stiftes 35 mit der Betätigungsstange 33 gekoppelt Das Kurbelgehäuse 30 weist einen Deckel 36 auf, welche' mittels geeigneter (nicht dargestellter) und in Öffnungen 37 fixierbarer Bolzen an seinem Platz gehalten werden kann, wodurch der Zugang zum drehbaren Stift 35 ermöglicht wird und der Kurbelarm 34 mit der Zugstange 33 verbunden oder von ihr gelöst werden kann.

Kurbelgehäuse 30 und das rechterhand gelegene Ende des Gehäuses 20 sind in dichtender Weise miteinander verbunden, um auf diese Weise Schwefelhexafluorid im Gehäuse 20 halten zu können. Der Druck dieses Gases ist vorzugsweise etwas höher als Atmosphärendmck. Das linkerhand gelegene Ende des Gehäuses 20 ist in dichtender Weise durch einen Stahldeckel 31 abgeschlossen, welcher mittels Bolzen 42 an einem am linken Ende des Gehäuses 20 vorgesehenen Flansch gehalten ist Die Ansätze 21 sind — wie vorstehend beschrieben — durch Isolatoren 23 abgedichtet

Das Innere des Gehäuses 20 enthält eine Schaltstelle mit Teilen 43, 44 und 45, welche ihrerseitr starr miteinander verbunden sind und sich längs einer gemeinsamen Achse erstrecken.

Teil 43 enthält Unterbrecherkontakte und einen Blasmechanismus. Teil 44 ist als hohles Isolierrohr ausgebildet und ist zum isolierenden Tragen des Teils 43 vorgesehen. Teil 45 ist ein mechanisches Verbindungsstück zum Verbinden der Teile 43 und 44. Zubehör kann für die Schaltstelle vorgesehen sein und von ihr getragen werden, so etwa spannungsteilende Kapazitäten oder

so Widerstände, Glättungskondensatoren und dergleichen. Die starre Anordnung der Teile 43,44 und 45 ist — wie in F i g. 1 gezeigt ist — mittels Bolzen an einem vorspringenden Teil des Gehäuses 20 befestigt. Wenn eine höhere Nennspannung des Leistungsschalters gefordert ist Irinnen zwischen den Stromzuführungen 22 zusätzliche Schaltstellen, weiche mit den Teilen 43 und 45 identisch sind, in Serie verbunden vorgesehen bein.

Jedes Teil 45 und 44 hat jeweils einen eigenen feststehenden Kontakt, weiche Kontakte in Serie mit den inneren Kontakten des Teils 43 angeordnet und mit de;i beiden Stromzulührungen 22 verbunden sind. Daher weist das Teil 43 einen feststehenden Kontakt 50 auf, welcher mit dem unteren Kontakt 51 der liokerhand gelegenen Stromzuführung 22 verbunden werden muß.

Hingegen weist das Teil 44 einen feststehenden Kontakt 52 auf, welcher mit dem unteren Kontakt 53 der rechterhand gelegenen Stromzuführung 22 verbunden werden muß. Wie später noch beschrieben wird, können die

Kontakte 51 und 53 aus den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Positionen entfernt werden, um auf diese Weise den Ein- oder Ausbau der die Teile 43,44 und 45 umfassenden Schaltstelle in oder aus dem Gehäuse 20 zu ermöglichen, wobei die Schaltstelle über das linkerhand gelegene Ende in axialer Richtung in oder aus dem Gehäuse 20 geschoben werden kann.

Bei der Einführung der Schaltstelle in das Gehäuse 2G wird der Deckel 41 entfernt und die gesamte Anordnung mit den Teilen 43,44 und 45 durch das linkerhand gelegene Ende des Gehäuses 20 in dieses Gehäuse eingeschoben. Die Schaltstelle mit den Teilen 43,44 und 45 wird dann auf der Gehäuseachse gehalten und durch einen Ring und Bolzen 46 am Gehäuse 30 befestigt und freitragend gestützt. Danach wird der Deckel 41 befestigt und die Anordnung mit Schwefelhexafluoridgas unter Überdruck gesetzt. Um die Schaltstelle in das Gehäuse 20 bringen zu können, ist es notwendig, daß die Kontakte 51 und 53 sich in einer Stellung befinden, in der sie die axiale Bewegung der Schaltstelle nicht beeinträchtigen können.

Wenn die Schaltstelle an ihrem Platz befestigt ist, ist es einfach, die Kontakte 50 und 51 miteinander zu verbinden, da das Montagepersonal durch den geöffneten Deckel 41 in das Gehäuse 20 gelangen und eine Bolzenoder irgendeine andere geeignete Verbindung machen kann. Die Verbindung der Kontakte 52 und 53 wird hingegen sehr schwierig, da das Gehäuse so lang ist, daß das Montagepersonal diesen Bereich vom linksseitig gelegenen Ende des Gehäuses 20 nicht erreichen kann. Darüber hinaus ist es äußerst schwierig, ausreichend große Öffnungen im Gehäuse 20 vorzusehen, um den Zugang zum Verbindungsbereich der Kontakte 52 und

53 zu ermöglichen, ohne gleichzeitig ernsthafte Störungen der dielektrischen Spannungsverteilung des Systems hervorzurufen und die Lage der Stromwandler 27 zu beeinflussen.

Erfindungsgemäß weisen die Kontakte 52 und 53 den in den F i g. 3,4 und 5 dargestellten Aufbau dar, welcher es ermöglicht, daß sie durch einen entfernt angeordneten Getriebemechanismus geöffnet und geschlossen werden. Falls erforderlich, kann die gleiche Anordnung auch für die Kontakte 50 und 51 vorgesehen sein, obwohl für die Kontakte 50 und 51 auch eine ebene Bolzenverbindung verwendet werden kann.

Wie insbesondere aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist weist das Teil 44 einen Anschlag auf, welcher auf einer leitfähigen Tragplatte 54 mittels einer Anzahl von Bolzen, wie etwa Bolzen 55, abgestützt ist. Die Tragplatte

54 weist in ihrem Zentrum ein vorspringendes Teil oder eine Nabe 56 auf, welche den unteren Teil jedes Kontaktes einer VielzaM von Kontakten 57 und 58 an seinem Platz hält und aufnimmt Die Kontakte 57 und 58 umgeben die Nabe 56. Jeder der Kontakte 57,58 weist Öffnungen zur Aufnahme von Druckfedern 59—60 und 61—62 auf, welche in einer leitfähigen äußeren Abschirmung 63 gehalten werden. Die Abschirmung 63 ist in geeigneter Weise an der Tragplatte 54 — wie etwa durch Bolzen 64 — befestigt Die Federn 59—62 pressen die zugehörigen Kontakte mit großer Kraft gegen die Nabe 56 und gegen die äußere Oberfläche 70 des beweglichen Kontaktes, welcher mit seinem Ende vom Stromanschluß 22 aufgenommen ist. An den Kontakten 57 und 58 sind Anschläge angeformt welche am oberen Teil der Abschirmung 63 anliegen, wenn der Kontakt 53 in die in F i g. 4 dargestellte Position bewegt wird.

Der bewegliche Kontakt 53 weist ein axial erstrecktes Innengewinde auf. welches mit einer mit einem Außengewinde versehenen koaxialen Welle 80 zusammenwirkt. Am oberen Ende der Welle 80 ist mittels eines Stiftes 82 ein Kegelrad 81 angebracht, während das Ende der Welle 80 selber drehbar in einem Tragteil 83 gelagert ist. Das Tragteil 83 seinerseits ist an einer inneren Schulter 84 der Stromzuführung 22 befestigt und wird gegen diese Schulter 84 durch ein Gehäuseteil 85 gedrückt, welches durch das obere Ende eines Haltezylinders 86 mit Kraft beaufschlagt wird. Der Haltezylin- der 86 wirkt mit einem Innengewinde 87 der Stromzuführung 22 zusammen.

Der Boden des Haltezylinders 136 weist eine konische Innenfläche 88 auf, welche mit einem entsprechenden Konus des Kontaktes 53 zusammenwirkt, sobald die

is Teile die in Fig.3 angegebene Stellung erreichen, wodurch zwischen der Stromzuführung 22 und dem Kontaktteil 53 ein hoher Kontaktdruck erreicht wird. Der Haltezylinder 86 weist an seiner Wand einen sich axial erstreckenden Schlitz 89 auf, welcher ein am Kontakt 53 befestigtes Führungsteil 90 aufnimmt Dieses Führungsteil 90 verhindert die Drehung de» Kontaktes 53, wenn dieser Kontakt durch Drehung der Welle 80 gehoben oder gesenkt wird.

Das Kegelrad 81 wird durch ein Kegelrad 91 ange-

trieben, welches mittels eines Stilites 93 an einer Welle 92 befestigt ist. Die Welle 92 führt durch eine Unterlegscheibe 96 und endet in einem Mehrkantkopf 94. Die Scheibe 96 ist in einer in der Stromzuführung 22 vorgesehenen öffnung angeordnet. Der Mehrkantkopf 94 der

Welle 92 ist durch diese Öffnung erreichbar.

Um zu diesem Mehrkantkopf 94 des Getriebemechanismus zu gelangen, i-st im Gehäuseansatz 21 eine kleine kreisförmige Öffnung 100 vorgesehen. Diese Öffnung ist gemäß F i g. 5 mit einem zylindrischen Flansch 101 ver-

stärkt Die Öffnung 100 hat einen äußerst geringen Durchmesser, zum Beispiel von 2,36 cm, und ist in einem Bereich, welcher frei von großer elektrischer Beanspruchung ist, angeordnet Die öffnung 100 beeinflußt daher die Spannungsverteilung im Gehäuse nur unerheblich.

Durch die Öffnung 100 kann ein geeignetes Werkzeug geführt werden, wie etwa die in F i g. 5 dargestellte Kurbel 102 mit einer an die Form des Mehrkantkopfes 94 angepaßten Innenöffnung, um so den Getriebemechanismus von einem außerhalb von Gehäuse 20 und Ansatz 21 gelegenen Bereich aus zu betätigen. Wird daher die Welle 92 in einer ersten Richtung gedreht so wird die Welle 80 über die Getrieberäder 91 und 81 in einer solchen Richtung gedreht daß der Kontakt 53 in die in F i g. 3 dargestellte Stellung bewegt wird, in wel eher er sich in Eingriff befindet Bei Umkehr der Kurbel bewegung wird auch die Drehrichtung der Welle 80 umgekehrt und der Kontakt 53 wird sich dann in o.v in F i g. 4 angegebene Stellung bewegen, in welcher er außer Eingriff ist Befindet sich der Kontakt außer Eingriff, so ist es möglich, die Schaltstelle gcimäß F i g. 1 ein- oder auszubauen und — wenn die Anordnung vervollständigt ist — mit dem feststehenden Kontakt 52 des Teils 44 zu verbinden.

In entsprechender Weise kann eine Verbindung zum

feststehenden Kontakt 50 des Teils 43 über einen ähnlichen Mechanismus hergestellt werden. Eine Verbindung kann aber auch über Bolzein hergestellt werden. Geeignete Verschlüsse 110 (F i g. 1) können die Öffnungen 100 schließen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochspannungsschaltanlage mit einem Leistungsschalter, dessen mindestens eine Schaltstelle (z. B. 43) in einem isoliergasgefülken, metallenen Gehäuse (20) angeordnet ist und dessen Stromzuführungen (22) durch zwei Gehäuseansätze (21) ins Innere des Gehäuses (20) geführt und mit der mindestens einen Schaltstelle (z. B. 43) in elektrisch leitender Weise verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,