DE1930988C3 - Mehrphasige Innenraumschaltanlage für Hochspannung über 30 kV - Google Patents

Description

a) die Spannungsfestigkeit der freien Luftisolierstrecke (4) zwischen den Isolierstoffschirmen (3, 5, 15, 16, 27) benachbarter Phasen bei Überbrückung der zugehörigen Luftabstände (2) zwischen den spannungsführenden Teilen (Ϊ, 7, 8, 9, 10) und den jeweiligen sie umgebenden Schirmen (3, 5, 15, 16, 27) über der Prüfspannung liegt,

b) die Spannungsfestiigkeit zweier Luftabstände (2) benachbarter Phasen bei Überbrückung der zugehörigen freien Luftisolierstrecke (4) über der oberen Nennspannung liegt,

c) Stoßstellen der Isi>!;f rstoffschirme (3, 5) durch Ineinanderschieben uti einander zugeordneten Schirmenden von unterschiedlichem Durchmesser überlappt sind und

d) an den Überlappungsstellen entstehende Ringspalte (6) etwa senkrecht zu den Feldlinien verlaufen und

e) bei axialgeteilten, jeweils aus zwei längs der Teilfuge sich überlappenden Schalenhälften (15,16) bestehenden Isolierstoffschirmen die Teilfugen im Bereich kleinster Feldstärke angeordnet sind.

2. Innenraumschaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammclschienenenden mit einem etwa kugel- oder ellipsoidförmigen Isolierstoffkörper (18) verschen sind, dessen auf der Sammelschiene (1) aufliegende Befestigungsfläche metallisiert ist und dessen Mantelfläche im Bereich hoher Feldstärken etwa senkrecht zu den Feldlinien einen möglichst großen Krümmungsradius aufweist (F i g. 5).

3. Innenraumschaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steckverbindung zwischen einem auf der Sammelschiene (1) angeordneten Kontaktstück (1') und dem zugehörigen beweglichen Gegenkontaktstück (9; 10) von einem kugel- oder ellipsoidförmigen Isolierstoffkörper (19) umgeben ist, an dessen von der Eintrittsseite der Sammelschiene (1) abgewandten Seite eine Ausnehmung für den Durchtritt des Gegenkontaktstückes vorgesehen und dessen auf der Sammelschiene (1) und dem zugehörigen Kontaktstück (1') aufliegende Befestigungsfläche metallisiert ist, während seine Mantelfläche im Bereich hoher Feldstärken etwa senkrecht zu den Feldlinien einen möglichst großen Krümmungsradius aufweist (Fi g. 3, 6).

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrphasige Innenraumschaltanlage für Hochspannung über 30 kV mit fest eingebauten oder auf Schaltwagen angeordneten mittels Steckverbindungen an die Sammelschienen und Abzweigleitungen angeschlossenen Leistungs- oder Lastschaltern, bei der alle spannungsführenden Teile mit Luftabstand von jeweils einem rohrförmigen Isoliersloffschirm umgeben und zwischen den Isolierstoffschirmen der verschiedenen Phasen freie Luftisolierstrecken vorhanden sind.

In dem Buch von E. Marx »Hochspannungspraktikum« (Verlag Springer, Berlin, 1941, Seiten 157 bis 164) ist es als überraschend angesehen worden, daß in Hochspannungsanlagen über 100 kV noch selten von der Möglichkeit gemacht werde, die Durchschlagsspannung mit dünnen Schirmen zu erhöhen, die auch als dünnwandiges Isolienohr ausgebildet sein können, in deren Mittelachse ein Hochspannungsleiter angeordnet sei. Als Grund für die seltene Anwendung von Schirmen ist angegeben, daß die Schirme an allen Stellen angebracht werden müßten, an denen eine Durchschlagsgefahr besteht und daß dann erst eine nutzbringende Verkleinerung des Abstandes vorgenommen werden könnte.

Zwar ist an anderer Stelle davon abgeraten worden, mit Hilfe von Isolierschirmen allein eine Schaltanlage aufzubauen (ETZ-A, Bd. 80, H. 20 vom 11.10. 1959): andererseits ist es aber bekannt, bei einem Trennschalter die Abstände von Phase zu Phase und gegen umgebende Wände mit Hilfe von Isolierschirmen zu verkleinern. Der Trennschalter kann hierbei im Inneren eines isolierenden Gehäuses angeordnet sein (deutsche Auslegeschrift 1 206 507).

Ferner ist die Verwendung von rohrförmigen Isolierschirmen bei Sammelschienen (deutsche Patentschrift 889 925) und bei Leistungsschaltern (deutsche Patentschrift 944 868) bereits bekannt.

Auch ist es bei einem 60-kV-Schalter bekannt, zur Erhöhung der Prüfspannung am oberen Ende der Schalterpole, im Bereich der Anschlüsse, rohrförmige Isolierschirme anzubringen (Buch von A. Roth, »Hochspannungstechnik«, Springer-Verlag Wien, 1965, Seiten 178 bis 284, Insbesondere Seite 283).

Auf Grund des Standes der Technik kann demnach vorausgesetzt werden, daß dem Fachmann das Prinzip einer Schaltanlage der eingangs genannten Art geläufig war.

Bei einer weiteren bekannten Anlage ist zwischen den spannungsführenden Teilen die Isolierbedingung Isoüerstoff-Luft-Isolierstoff gegeben. Mit einer solchen Isolierbedingung läßt sich aber nur eine Spannungsfestigkeit entsprechend Reihe 30 bei vertretbaren Aniagegrößen erreichen (Conti-Elektro-Berichte 1968, Heft 1).

Bei einer ähnlichen Schaltanlage, wie die vorstehende, liegt die Isolation ebenfalls auf den zugeordneten Sammelschienen auf. Die Abgangsstellen der Sammelschienen besitzen hier eine Isolation, welche die Sammelschienenisolation übergreift (britische Patentschrift 624 434). Auch an den Einfahr-Kontakten ist das Prinzip verwirklicht, daß Stoßstelien der Isolierrohre durch Ineinanderschieben dei einander zugeordneten Rohrenden von unterschiedlichem Durchmesser überlappt sind (österreichische Patentschrift 217 547).

Es ist noch eine Leiterisolation bekannt, die zum Einlegen des Leiters längs einer Teilfuge aufklappbar

ί-t. Die beidseits der Teilfuge liegenden Enden der Isolation überlappen einander. Der Leiter liegt so in der Isolation, daß er den größtmöglichsten Abstand zur Teilfuge hat (USA.-Patentschrift I 485 994).

Schließlich ist es noch bekannt, das Ende einer Isolation unter einem großen Krümmungsradius abzurunden, um eine günstige Feldverlcilung zu erhalten, wie z. B. bei einem Sammelschienenende mit etwa kugelförmigem oder bei einer Steckverbindungsstelle mit becherförmig die Kontaktstücke umgreifendem Isolierkörper. Glimmstreckeri zwischen einem Isolationskörper und einem leitfähigen Körper werden dadurch vermieden, daß der Isolationskörper an der dem !eitfähigen Körper zugewandten Oberfläche mit einem leitfähigen Belag versehen wird (deutsche Patentschrift 915 468, »Calor-Emag Mitteilungen«, Heftll/III 1966, S. 8, 44, 45, deutsche Auslegeschrift 1 204 735, Societe RoyaleBelge des Ingenieurs et des Industrieis, Vortragsbericht Nr. 5, 1967, S. 7).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanlage der eingangs genannten Art ohne wesentliche Spannungsbeanspruchung der Isolierschirme zu schaffen, bei der eine im Hinblick auf eine einfache Montage der Isolierung und für das Verbinden von Anlagenteilcn günstige konstruktive Ausbildung der Isolierstoffschirme ohne Überschreiten der zulässigen Spannungsbeanspruchung der F.uft in Stoßfugen erreicht wird und bei der trotz einer im Betrieb möglicherweise auftretenden unerwünschten Überbrückung einer der Luftstrecken kein clektrischer Durchschlag erfolgt.

Die gestellte Ausgabe wird durch die gemeinsame Anwendung der Merkmale a) bis e) des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltanlage hat den Vorteil, daß herkömmliche Schalter verwendet werden können. Zur Verringerung der Schlagweiten ist es erforderlich, die beschriebenen Isolierschirme in der angegebenen Weise anzuordnen. Die Isolierschirme können gegebenenfalls in ihrer Stärke auf das statisch erforderliche Maß beschränkt sein. Alle Isolierungen dienen lediglich als Schirm, können aber einen geringen Teil der Spannungsbeanspruchur.g übernehmen, die im wesentlichen von den eingehüllten Luftabständen und den freien Luftisolierstrecken getragen wird.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes, die eine Verringerung der elektrischen Beanspruchung der Luftisolierstrecke bewirkt, besteht darin, daß die Sammelschienenenden mit einem etwa kugel- oder ellipsoidförmigen Isolierstoffkörper versehen sind, dessen auf der Sammelschiene aufliegende Befestigungsfläche metallisiert ist und dessen Mantelfläche im Bereich hoher Feldstärken etwa senkrecht zu den Feldlinien einen möglichst großen Krümmungsradius aufweist.

Es ist ferner zweckmäßig, daß jede Steckverbindung zwischen einem auf der Sammelschiene angeordneten Kontaktstück und dem zugehörigen beweglichen Gcgcnkontaktstück von einem kugel- oder ellipsoidförmigen IsolierstoffVörper umgeben ist, an dessen von der Eintrittsseite des Sammclschienenendes abgewandten Seite eine Ausnehmung für den Durchtritt des Gegenkontaktstückes vorgesehen und dessen auf der Sammelschiene und dem zugehörigen Kontaktstück aufliegende Befest^;gungsfläche metallisiert ist, während seine Mantelfläche im Bereich hoher Feldstärken etwa senkreckt zu den Feldlinien einen möglichst großen Krümmungsradius aufweist. Auch hierdurch wird die elektrische Beanspruchung der Luitisolierstrecke verringert und gleichzeitig ein Glimmen der Luft in dem Spalt zwischen dem Isolierstoffkörper und der Sammelschienen sowie dem festen Kontaktstück verhindert.

Eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen beispielsweise und rein schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch zwei Sammelschienen,

F i g. 2 eine Draufsicht im Schnitt nach Fig. 1, F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Pol eines Leistungsschalters,

F i g. 4 eine Draufsicht auf zwei Schalterpole, F i g. 5 ein Sammelschienenende im Schnitt, F i g. 6 eine Steckverbindung am Sammelschienen- oder Kabelanschluß.

Wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, sind zwei Sammelschienen 1 mit jeweils einem Luftabstand 2 von Isolierstoffschirmen 3/5 umgeben, die durch eine Luftisoliorst recke 4 getrennt sind. Der gleichen Isolierbedingung unterliegen auch die Schalterpole, welche in F i g. 3 und 4 dargestellt sind. Die Spannungsfestigkeit bzw. der Luftabstand 2 zwischen den jeweiligen Leitern und den zugeordneten Isolierstoffschirmen ist so gewählt, daß bei Überbrückung der Luftisolierstrecke 4 die Anlage noch eine Spannungsfestigkeit besitzt, die über der oberen Nennspannung liegt.

Die Spannungsfestigkeit der Luftisolierstrecke 4 hingegen ist so bemessen, daß sie über der Prüfspannung liegt, wenn zwei einander zugekehrte, eingehüllte Luftabstände 2 überbrückt sind.

Wie in F i g. 2 gezeigt, sind die Stoßstellen der Isolierstoffschirme 3/5 durch Ineinanderschieben überlappt. Der hierbei entstehende Ringspalt 6 verläuft etwa senkrecht zum Feld.

Der in F i g. 3 dargestellte Schalterpol ist für einen Aufbau auf einen Schaltwagen ausgebildet. An einem unteren Einfahrkontaktstück 10 schließt sich ein Anschlußstück 8 an, in welchem ein bewegliches Schaltstück 12 angeordnet ist. Diesem zugeordnet ist ein festes Schaltstück 11, welches in einem Anschlußstück 7 gefaßt ist, an den sich ein oberes Einfahrkontaktstück 9 anschließt. Der Schalterpol ruht aul einem Polunterteil 25, das ein Isolierrohr 26 trägt welches in eine Isolierschirmhaube 16 eingesteckt ist, die mit Luftabstand das Anschlußstück 8 umfaßt. An die Isolierschirmhaube 16 ist ein Schirmkragen 11 angeformt, welcher mit Luftabstand das Einfahrkontaktstück 10 umgibt. Ein weiteres Isolierrohr 13 ist oben in die Isolierschirmhaube 16 eingesteckt und erstreckt sich bis in eine Isolierschirmhaube 15, welche das Anschlußstück 7 mit Luftabstand 2 umgibt In gleicher Ausbildung wie bei der Isolierschirmhaube 16 ist auch an der Schirmhaube 15 ein Krager 27 angeformt, der mit Luftabstand das obere Ein· tahrkontaktstück 9 umgibt. Die Isolierrohre 13/26 sind tragende Teile des Schalters. Die Isolierschirmhauben 15 und 16 sind aus zwei Schalen gebildet. Die entstehenden Teilfugen sind im Bereich kleinste! Feldstärke (strichpunktiert dargestellt) angeordnet (F ig. 4).

Die Sammelschienenenden sind zweckmäßigerweis mit einem Isolierkörper 18 abgeschlossen. Dieser is etwa kugel- oder ellipsoidförmig ausgebildet und is an seiner Vcrbindungifläche zur zugeordneten Sam melsuiienc 1 metallisiert. Etwa senkrecht zu dei

inien (strichpunktiert dargestellt) weist er im ch hoher Feldstärke einen großen Krümmuness auf (F i g. 5).
ähnlicher Weise sind Steckverbindungen Γ zur

stoffkörper 19 ist hierbei zur Aufnahme eines der Einfahrkuntaktstücke 9 bzw. 10 ausgebildet.

Für die Merkmale der Patentansprüche 2 und 3 wird Schutz nur in Verbindung mit sämtlichen Merk-

ielschiene 1 ausgebildet (F i g. 6). Der Isolier- 5 malen des Patentanspruchs 1 begehrt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Mehrphasige Innenraumschaltanlage für Hochspannung über 30 kV mit fest eingebauten oder auf Schaltwagen angeordneten, mittels Steckverbindungen an die Sammelschienen und Abzweigleitungen angeschlossenen Leisiungs- oder Lastschaltern, bei der alle spannungsführenden Teile mit Luftabstand von jeweils einem rohrförmigen Isolierstoffschirm umgeben und zwischen den Isolierstoffschirmen der verschiedenen Phasen freie Luftisolierstrecken vorhanden sind, gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung der Merkmale, daß