CH621439A5 - Encapsulated, compressed-gas-insulated high-voltage switching station - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte, druckgasiso- The invention relates to an encapsulated, compressed gas iso-

1. Gekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltan- lierte Hochspannungsschaltanlage, mit scheibenförmigen Isolage, mit scheibenförmigen Isolatoren, die an ihrem Umfang latoren, die an ihrem Umfang gehaltert sind, und zur Führung gehaltert sind, und zur Führung und gasdichten Durchverbin- und gasdichten Durchverbindung eines oder mehrerer Leiter dung eines oder mehrerer Leiter Durchführungsvorrichtungen s Durchführungsvorrichtungen aufweisen. 1. Encapsulated, pressurized gas-insulated high-voltage switchgear high-voltage switchgear assembly, with disk-shaped insulation, with disk-shaped insulators, which are lators on their circumference, which are held on their circumference and are held for guiding, and for guiding and gas-tight through-connection and gas-tight through-connection of one or more Conductor one or more conductors have bushing devices.

aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass als Durchführungs- Scheibenförmige Isolatoren, die gleichzeitig auch zur have, characterized in that as bushing-shaped insulators, which at the same time for

Vorrichtungen Eingussarmaturen (2) vorgesehen sind, die im Abschottung der Hochspannungsschaltanlage verwendet wer- Devices sprue fittings (2) are provided, which are used in the partitioning of the high-voltage switchgear

Längsschnitt nach innen gewölbt sind, dass der scheibenför- den, sind für elektrische und mechanische Beanspruchung zu mige Isolator (1) im Querschnitt eine Einschnürung (7) auf- bemessen. Longitudinally inward-arched are that the disc-conveying insulator (1) is dimensioned in cross-section for a constriction (7) for electrical and mechanical stress.

weist, die ringförmig den bzw. die Leiter umfasst, und dass der i o Es ist eine Hochspannungsschaltanlage bekanntgeworden, scheibenförmige Isolator im Bereich innerhalb der ringförmi- deren als Tragisolatoren ausgebildete scheibenförmige Isolatogen Einschnürung annähernd so dick oder dicker ist, wie an sei- ren zur Herabsetzung der Tangentialfeldstärke, insbesondere nem Umfang ausserhalb der ringförmigen Einschnürung an der Stossstelle zwischen Phasenleiter und Scheibenisolator, (Fig. 1 ). in diesem Bereich stark verbreitert sind. Zwar ist die Stossstelle points, which encircles the conductor or conductors, and that the high-voltage switchgear has become known, disk-shaped insulator in the area within the ring-shaped disk-shaped isolatogen constricted as support insulators is approximately as thick or thicker than on its lowering the tangential field strength, in particular the circumference outside the annular constriction at the joint between the phase conductor and the pane insulator (FIG. 1). are very widespread in this area. The joint is indeed

2. Gekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltan- 15 elektrisch entlastet, doch ist die Feldstärke am Übergang vom läge, mit scheibenförmigen Isolatoren, die an ihrem Umfang sehr breiten Fuss des Isolators zu seiner übrigen Dicke, ange-gehaltert sind, und zur Führung und gasdichten Durchverbin- stiegen, was sich als ungünstig erweist. 2. Encapsulated, pressurized gas-insulated high-voltage switchgear 15 is electrically relieved, but the field strength at the transition from the long one, with disk-shaped insulators, which are attached to the circumference of the insulator to its remaining thickness, and for guiding and gas-tight through-connection rose, which turns out to be unfavorable.

dung eines oder mehrerer Leiter Durchführungsvorrichtungen Ferner sind dreiphasig gekapselte Sammelschienen für aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass als Durchführungs- Hochspannungsschaltanlagen bekanntgeworden, mit Tragisovorrichtung ein bzw. jeweils ein Leiter (13) an einem (auf einer 20 latoren, die der hier geforderten elektrischen und mechani-Seite des scheibenförmigen Isolators befindlichen) Ende einen sehen Bedingungen genügen, aufgrund ihrer konstruktiven zylindrischen Ansatz (11) aufweist, der durch eine Öffnung (12) Formgebung als Schottisolatoren aber nicht in Frage kommen, des scheibenförmigen Isolators hindurchragt und mit dem auf Es sind weiterhin für eine Hochspannungsschaltanlage der anderen Seite des Isolators gegenüberliegenden Ende des scheibenförmige Isolatoren (im weiteren kurz Isolatoren Leiters leitend verbunden ist, und dass beide Leiterenden mit 25 genannt) vorgeschlagen worden, die zur günstigen Beeinflus-ihren Stirnseiten gegen den scheibenförmigen Isolator gas- sung der Tangentialfeidstärke Eingussarmaturen aufweisen, dicht anliegen, dass der scheibenförmige Isolator (1) im Quer- über die die Phasenleiter verbunden sind, und welche unmittel-schnitt eine Einschnürung (7) aufweist, die ringförmig den bzw. bar die Stossstelle mit dem Isolator bilden. Durch eine umlau-die Leiter umfasst, und dass der scheibenförmige Isolator im fende Ausbauchung am Umfang der Eingussarmatur, welche Bereich innerhalb der ringförmigen Einschnürung annähernd 30 im Isolator eingebettet ist, wird zwar eine elektrische Entla-so dick oder dicker ist, wie an seinem Umfang ausserhalb der stung der Stossstelle erreicht, bei hoher seitlicher Druckbela-ringförmigen Einschnürung (Fig. 2). stung des Isolators können aber schädliche Materialspannun- Extension of one or more conductor feed-through devices. Furthermore, three-phase encapsulated busbars are provided for, characterized in that a high-voltage switchgear has become known as a feed-through device, with a carrying device and one or each conductor (13) on one (on a 20 lators that meet the electrical and mechanical requirements required here -Side of the disk-shaped insulator) end meet a see conditions, due to their constructive cylindrical approach (11), which through an opening (12) shaping as bulkhead insulators are out of the question, protrudes through the disk-shaped insulator and with which there are still For a high-voltage switchgear the other side of the insulator opposite end of the disk-shaped insulators (hereinafter referred to as the insulators conductor is conductively connected and that both ends of the conductor are called 25) have been proposed, which have a favorable influence on their end faces against the disk-shaped isolato r gassing the tangential field strength have cast-in fittings, fit tightly so that the disc-shaped insulator (1) is connected across the phase conductors, and which immediately has a constriction (7) that annularly or bar the joint form the insulator. Due to a umlau-the conductor, and that the disc-shaped insulator in the fend bulge on the circumference of the pouring fitting, which area within the annular constriction is approximately 30 embedded in the insulator, an electrical discharge is as thick or thicker as on its circumference reached outside the stung of the joint, with high lateral pressure-ring-shaped constriction (Fig. 2). Insulator can cause harmful material tension

3. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gen durch Materialpressungen an der Flanke der Ausbauchung gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Isolator eine Ring- des Isolators entstehen. Ferner begünstigt die Art der Haltearmatur (5) mit einem an ihrer Innenseite umlaufenden Steg (6) 35 rung des Isolators in der Ringarmatur ein Durchbiegen dessel-aufweist, auf dessen Flanken der scheibenförmige Isolator auf- ben, indem dieser in dieselbe zwar teilweise hineinragt, aufgeschrumpft ist. grund von Materialschrumpfungen aber zwischen beiden keine 3. High-voltage switchgear according to claim 1, characterized in gene by material pressures on the flank of the bulge that the disk-shaped insulator a ring of the insulator arise. Furthermore, the type of the holding armature (5) with a web (6) 35 around the inside of the insulator in the ring fitting favors bending thereof, on the flanks of which the disk-shaped insulator gives up by partially protruding into it, has shrunk. due to material shrinkage but none between the two

4. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch starre Verbindung besteht. 4. High-voltage switchgear according to claim 1, characterized by a rigid connection.

gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Isolator (1) direkt an Isolatoren, die auch den Anforderungen als Schottisolato- characterized in that the disc-shaped insulator (1) directly on insulators that also meet the requirements as Schottisolato

einem Flansch der Kapselung befestigt ist. 40 ren für eine Hochspannungsschaltanlage entsprechen, sind a flange of the encapsulation is attached. 40 ren for a high-voltage switchgear are

5. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 4, dadurch nicht bekannt. 5. High-voltage switchgear according to claim 4, thereby not known.

gekennzeichnet, dass die Berührungsflächen zwischen dem Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspan-scheibenförmigen Isolator (1) und Flansch mit einer dauerela- nungsschaltanlage der eingangs genannten Art mit einem Isolastischen Schicht ( 16) versehen sind. tor zu schaffen, der den elektrischen und mechanischen Anfor- characterized in that the contact surfaces between the object of the invention is to provide a high-chip-disk-shaped insulator (1) and flange with a permanent switching device of the type mentioned at the beginning with an isolastic layer (16). to create a gate that meets the electrical and mechanical requirements

6. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 2, dadurch « derungen genügt, unter besonderer Berücksichtigung der seitli-gekennzeichnet, dass die Öffnungen ( 12) des scheibenförmigen chen Tragkraft, der mechanischen Steifigkeit, bzw. der Verrin-Isolators zur besseren Entformung leicht konisch ausgebildet gerung der Durchwölbung (Durchbiegung) des Isolators bei sind. unterschiedlicher, seitlicher Druckbelastung, hervorgerufen 6. High-voltage switchgear according to claim 2, thereby «changes suffices, with special consideration of the side-marked that the openings (12) of the disk-shaped load-bearing capacity, the mechanical rigidity, or the Verrin insulator for better demoulding slightly conical shape of the arch (Deflection) of the insulator at. different, lateral pressure load

7. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 6, dadurch durch eine Druckdifferenz des Isolier- oder Schaltgases zwi-gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der elektrischen Festig- so sehen den beiden Seiten des Isolators. 7. High-voltage switchgear according to claim 6, characterized by a pressure difference between the insulating or switching gas, that improve the electrical strength so see the two sides of the insulator.

keit der Fuge (15) zwischen Leiter und scheibenförmigem Isola- Diese Aufgabe wird bei einer ersten Variante dadurch tor die Öffnung ( 12) mit einer elektrisch leitenden Schicht ver- gelöst, dass als Durchführungsvorrichtungen Eingussarmatu- of the joint (15) between the conductor and the disk-shaped insulation. In a first variant, this task is solved by opening the opening (12) with an electrically conductive layer by using cast-in fittings as bushing devices.

sehen ist. ren vorgesehen sind, die im Längsschnitt nach innen gewölbt see is. ren are provided, which are curved inwards in longitudinal section

8. Hochspannungsschaltanlage nach einem der Ansprüche sind, dass der scheibenförmige Isolator im Querschnitt eine 2,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige 55 Einschnürung aufweist, die ringförmig den bzw. die Leiter Isolator eine Ringarmatur (5) mit einem an ihrer Innenseite umfasst, und dass der scheibenförmige Isolator im Bereich umlaufenden Steg (6) aufweist, auf dessen Flanken der schei- innerhalb der ringförmigen Einschnürung annähernd so dick benförmige Isolator aufgeschrumpft ist. oder dicker ist, wie an seinem Umfang ausserhalb der ringför- 8. High-voltage switchgear according to one of the claims, that the disk-shaped insulator has a 2,6 or 7 cross-section, characterized in that the disk-shaped 55 constriction has the ring-shaped insulator or the conductors a ring fitting (5) with one on its inside and that the disk-shaped insulator has in the region of the circumferential web (6), on the flanks of which the disk-shaped insulator is shrunk approximately as thickly ben-shaped within the annular constriction. or thicker, as on its circumference outside the ring-shaped

9. Hochspannungsschaltanlage nach einem der Ansprüche migen Einschnürung. 9. High-voltage switchgear according to one of the claims constriction.

2,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige m> Dabei erweist sich die im Querschnitt konkave Form der 2,6 or 7, characterized in that the disc-shaped m> proves the concave shape of the cross section

Isolator ( 1 ) direkt an einem Flansch der Kapselung befestigt ist. Eingussarmatur als günstig, da bei hoher seitlicher Druckbela- Insulator (1) is attached directly to a flange of the encapsulation. Cast-in valve as inexpensive, because with high lateral pressure load

10. Hochspannungsschaltanlage nach Anspruch 9, dadurch stung und minimaler Durchbiegung des Isolators das Material gekennzeichnet, dass die Berührungsflächen zwischen dem desselben in der Mulde der Eingussarmatur entsprechend glei-scheibenförmigen Isolator (1) und Flansch mit einer dauerela- ten kann, ohne dass es zu den eingangs erwähnten Materialstischen Schicht ( 16) versehen sind. « pressungen kommen kann. 10. High-voltage switchgear according to claim 9, characterized in stung and minimal deflection of the insulator, the material is characterized in that the contact surfaces between the same in the trough of the pouring fitting correspondingly slice-shaped insulator (1) and flange with a permanent can without it the material tables layer (16) mentioned at the beginning are provided. «Pressings can come.

Die Aufgabe wird weiterhin in einer zweiten Variante The task continues in a second variant

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dadurch gelöst, dass als Durchführungsvorrichtung ein bzw. Bei einer direkten Befestigung des Isolators am Flansch der jeweils ein Leiter an einem auf einer Seite des scheibenförmi- Kapselung mit Schraubenbolzen ist es vorteilhaft, die Berüh- solved in that as a lead-through device, or in the case of a direct attachment of the insulator to the flange, one conductor each on one side of the disk-shaped encapsulation with screw bolts, it is advantageous to

gen Isolators befindlichen Ende einen zylindrischen Ansatz auf- rungsflächen zwischen dem Isolator und der Kapselung mit weist, der durch eine Öffnung des scheibenförmigen Isolators einer dauerelastischen Schicht zu versehen, so dass Material- end facing the insulator has a cylindrical projection between the insulator and the encapsulation, which is provided with a permanently elastic layer through an opening in the disk-shaped insulator, so that material

hindurchragt und mit dem auf der anderen Seite des Isolators 5 dehnungen in radialer Richtung, wie sie aufgrund von erhöhten gegenüberliegenden Ende des Leiters leitend verbunden ist, Temperaturen auftreten können, ohne weiteres ermöglicht und dass beide Leiterenden mit ihren Stirnseiten gegen den werden. protrudes through and with which on the other side of the insulator 5 expansions in the radial direction, as it is conductively connected due to the raised opposite end of the conductor, temperatures can easily occur and that both ends of the conductors with their end faces are against the.

scheibenförmigen Isolator gasdicht anliegen, dass der schei- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- disc-shaped insulator lie gas-tight that the disc- The advantages achieved with the invention are in particular

benförmige Isolator im Querschnitt eine Einschnürung auf- dere darin, dass der Isolator gleich gute elektrische und mecha- the cross-section of the ben-shaped insulator constricts itself in that the insulator has equally good electrical and mechanical

weist, die ringförmig den bzw. die Leiter umfasst, und dass der 10 nische Eigenschaften aufweist, so dass er auch hohen seitlichen scheibenförmige Isolator im Bereich innerhalb der ringförmi- Druckbelastungen bei nur unwesentlicher Durchbiegung stand- points, which comprises the conductor (s) in a ring, and that the conductor (s) has niche properties, so that it also withstands high lateral disc-shaped insulators in the area within the ring-shaped pressure loads with only insignificant deflection.

gen Einschnürung annähernd so dick oder dicker ist wie an sei- hält und schädliche Materialspannungen vermieden sind, constriction is approximately as thick or thicker as it is and harmful material tension is avoided,

nem Umfang ausserhalb der ringförmigen Einschnürung. Anhand der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele outside the annular constriction. Some exemplary embodiments are shown in the drawing

Durch günstige Materialverteilung und Formgebung wer- dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden. Es den die Widerstandsmomente des Isolators genau an den Stel- 15 zeigt: Favorable material distribution and shape are shown, which are described in more detail below. It shows the resistance moments of the isolator exactly at position 15:

len erhöht, an denen im Betriebsfall die grössten Biegekräfte Fig. 1 einen montierten Isolator im Querschnitt; len increased, at which in operation the greatest bending forces Figure 1 an assembled insulator in cross section.

durch Druckbelastung auftreten. Diese Stellen sind bei drei Fig. 2 eine Durchverbindung der Phasenleiter im Isolator. occur due to pressure load. These three points are a through connection of the phase conductors in the insulator in FIG. 2.

Phasenleitern, insbesondere der Mittenbereich innerhalb der In Fig. 1 ist ein Isolator 1 dargestellt mit Eingussarmaturen Phase conductors, in particular the central area within the. In Fig. 1, an insulator 1 is shown with cast-in fittings

Anordnung der drei Phasen, sowie bei fester Randeinspannung 2, über welche die Phasenleiter 3 durchverbunden sind. Zur des Isolators die Zone im Einspannbereich. 20 Verringerung des Verlaufs der Tangentialfeldstärke zwischen Arrangement of the three phases, as well as with fixed edge clamping 2, via which the phase conductors 3 are connected. The zone in the clamping area for the isolator. 20 Reduction of the course of the tangential field strength between

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung den Phasenleitern 3 und der Kapselung 4 der Hochspannungs- A further advantageous embodiment of the invention, the phase conductors 3 and the encapsulation 4 of the high-voltage

besteht darin, dass der Isolator eine Ringarmatur mit einem an Schaltanlage ist der Isolator im Querschnitt mit einer Einschnü- consists in the fact that the isolator is a ring fitting with a switchgear. The cross section of the isolator with a constriction

ihrer Innenseite umlaufenden Steg aufweist, auf dessen Flanken rung 7 versehen. An seinem Umfang weist der Isolator eine der scheibenförmige Isolator aufgeschrumpft ist. Ringarmatur 5 auf, mit einem an ihrer Innenseite umlaufenden has its inner circumferential web, tion 7 provided on its flanks. At its periphery, the insulator has one of the disk-shaped insulators shrunk onto it. Ring fitting 5 on, with a circumferential on its inside

Bei einer starren Befestigung des Isolators in axialer Rieh- 2s Steg 6, auf dessen Flanken der Isolator aufgeschrumpft ist. Der tung werden die Biegekräfte von den Widerstandsmomenten Isolator ist über die Ringarmatur 5 zwischen zwei Flanschen 8 In the case of a rigid attachment of the insulator in the axial rib 2s web 6, on the flanks of which the insulator is shrunk. The device is the bending forces from the resistance moments isolator is on the ring fitting 5 between two flanges 8th

des Isolators sofort aufgenommen und es erfolgt nur eine mini- der Kapselung 4 befestigt. Zur Aufnahme von Wärmedehnun- of the isolator immediately taken up and there is only a mini encapsulation 4 attached. For absorbing thermal expansion

male Durchbiegung desselben. Ist der Isolator hingegen an sei- gen in radialer Richtung sind am Umfang des Isolators Luft- male deflection of the same. On the other hand, if the insulator is on its side in the radial direction,

nem Umfang nicht starr befestigt, etwa weil sich aufgrund von spalte 9 vorhanden. An seinen seitlichen Auflageflächen sind Nem not rigidly attached, perhaps because there are 9 due to column. Are on its side contact surfaces

Materialschrumpfung dünne Luftspalte gebildet haben und 30 Nuten 10 für eine Dichtung vorgesehen. Material shrinkage have formed thin air gaps and 30 grooves 10 are provided for a seal.

damit ein gewisses Spiel vorhanden ist, so geht dasselbe bei Nach Fig. 2 geschieht die Durchverbindung der Phasenlei- so that there is a certain play, the same goes for. According to FIG. 2, the phase leads are connected through

Belastung mit in die Durchbiegung des Isolators ein und ver- ter im Isolator so, indem der Phasenleiter 13 an seinem einen grössert dieselbe. Eine möglichst minimale Durchbiegung des Ende einen zylindrischen Ansatz 11 aufweist, der durch eine Load into the deflection of the insulator and in the insulator so that the phase conductor 13 increases the same on its one. The minimum possible deflection of the end has a cylindrical projection 11, which by a

Isolators ist besonders dann wichtig, wenn dieser zur Halte- Öffnung 12 des Isolators hindurchragt und mit dem anderen rung eines Schubtrenners verwendet wird, da wegen der Hub- 35 Ende des Phasenleiters 13 leitend verbunden ist, und beide Pha- Insulator is particularly important when it protrudes through the holding opening 12 of the insulator and is used with the other thrust isolator, since the end of the phase conductor 13 is conductively connected because of the stroke 35, and both phases

bewegung des Trennerstifts schon eine geringe Durchbiegung senleiter über eine Spannvorrichtung (nicht dargestellt) mit des Isolators eine grössere Winkelabweichung zur Folge hat, ihren Stirnseiten gegen den Isolator gasdicht angepresst wer- movement of the isolating pin, even a slight deflection of the conductor via a tensioning device (not shown) with the isolator results in a larger angular deviation, and its end faces are pressed gas-tight against the isolator

so dass der Trennerstift den Gegenkontakt verfehlen kann. den. Damit der Isolator nach dem Giessen beim Herausnehmen so that the isolating pin can miss the mating contact. the. So that the insulator after casting after removal

Dadurch, dass der Isolator auf den Steg der Ringarmatur aus der Form nicht beschädigt wird, sind die Öffnungen 12 Because the insulator on the web of the ring fitting is not damaged from the mold, the openings 12

aufgeschrumpft ist, ist er in axialer Richtung fixiert, während er 40 leicht konisch ausgeführt. Die in der Fuge 15 auftretende Feld- is shrunk on, it is fixed in the axial direction, while it is slightly conical. The field appearing in joint 15

durch geringe Luftspaltvorgabe an seinem Umfang in radialer stärke kann durch einen darin angebrachten leitenden Belag due to a small air gap specification on its circumference in radial strength can be achieved by a conductive coating attached

Richtung Wärmedehnungen aufnehmen kann. gesteuert werden. Can absorb thermal expansion. to be controlled.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings