DE29823222U1

DE29823222U1 - Gas-insulated, three-phase encapsulated switchgear

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Publication number: DE29823222U1
Application number: DE29823222U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2008-12-24
Also published as: CN1195345C; DE19957392A1; JP2000197221A; CH694417A5; CN1260618A; FR2787939A1; DE19957392B4; FR2787939B1

Description

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BeschreibungDescription

Gasisolierte, dreiphasig gekapselte SchaltanlageGas-insulated, three-phase encapsulated switchgear

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Energieverteilung und ist bei der konstruktiven Gestaltung einer gasisolierten, dreiphasig gekapselten Schaltanlage anzuwenden, bei der mehrere Anlagenkomponenten in einem metallenen Kapselungsgehäuse axial hintereinander angeordnet sind.The invention is in the field of energy distribution and is to be used in the structural design of a gas-insulated, three-phase encapsulated switchgear in which several system components are arranged axially one behind the other in a metal encapsulation housing.

Der Aufbau gasisolierter, gekapselter Schaltanlagen hängt u.a. von der Nennspannung ab, mit der derartige Anlagen betrieben werden. Während auf den Spannungsebenen über 150 kV-Anlagen mit getrennter Kapselung der einzelnen Phasen üblich sind, sind im Mittelspannungsbereich bis 36 kV dreiphasig gekapselte Anlagen gebräuchlich. Auf den unteren Hochspannungsebenen 72 bis 145 kV werden sowohl ein- als auch dreiphasig gekapselte Anlagen eingesetzt.The design of gas-insulated, encapsulated switchgear depends, among other things, on the nominal voltage at which such systems are operated. While systems with separate encapsulation of the individual phases are common at voltage levels above 150 kV, three-phase encapsulated systems are common in the medium voltage range up to 36 kV. At the lower high voltage levels of 72 to 145 kV, both single-phase and three-phase encapsulated systems are used.

Sowohl bei den einphasig als auch bei den dreiphasig gekapselten Hochspannungs-Schaltanlagen ist es üblich, die einzelnen Anlagenkomponenten wie Sammelschiene, Sammelschienentrenner, Erdungsschalter, Leistungsschalter, Stromwandler, Spannungswandler und Kabelabgang als einzelne, mit einem rohrartigen Kapselungsgehäuse versehene Bausteine auszubilden, die an den Rohrenden und gegebenenfalls auch an den Mantelflächen mit Anschlußflanschen versehen sind. Die Innenräume dieser Bausteine werden durch Schottisolatoren voneinander getrennt.In both single-phase and three-phase encapsulated high-voltage switchgear, it is usual to design the individual system components such as busbars, busbar isolators, earthing switches, circuit breakers, current transformers, voltage transformers and cable outlets as individual modules with a tubular encapsulation housing, which are provided with connection flanges at the tube ends and, if necessary, also at the casing surfaces. The interiors of these modules are separated from one another by bulkhead insulators.

Man ist auch schon dazu übergegangen, zwei Anlagenkomponenten wie beispielsweise Sammelschiene und Trennschalter und gegebenenfalls Erdungsschalter oder Leistungsschalter und.Stromwandler in einem gemeinsamen Gasraum anzuordnen (DE 36 21 Al, "Elektrie", 1994, Heft 10, Seite 368 bis 371; "etz", 1994, Seiten 18 bis 23). - Bei MittelspannungsschaltanlagenThe practice has already been to arrange two system components, such as a busbar and a disconnector and, if necessary, an earthing switch or circuit breaker and current transformer, in a common gas compartment (DE 36 21 Al, "Elektrie", 1994, Issue 10, pages 368 to 371; "etz", 1994, pages 18 to 23). - In medium-voltage switchgear

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ist es auch üblich, mehr als zwei Anlagenkomponenten in einem gemeinsamen, von einem metallenen Gehäuse begrenzten Gasraum anzuordnen. Bei einer bekannten Schaltanlage dieser Art (DE 34 36 173 Al) sind in dem Metallgehäuse für jede Phase axial hintereinander ein als Kapselungsdurchführung gestalteter Stromanschluß, ein Leistungsschalter und ein kombinierter Trenn-Erdungsschalter angeordnet; im Anschluß an die kombinierten Trenn-Erdungsschalter verläuft quer zu der Achse "Stromanschluß-Leistungsschalter-Trenn/Erdungs-SchaIter" eine Sammelschiene, deren Phasenleiter einzeln an dem Metallgehäuse abgestützt sind. Bei dieser Anlage ist der bewegbare, als Schaltmesser ausgebildete Schaltkontakt jedes Trenn/Erdungs-Schalters mit einem zum jeweiligen Leistungsschalter führenden Verbindungsleiter verbunden; weiterhin ist jedem Leistungsschalter ein quer zur axialen Anordnung der Anlagenkomponenten verlaufender Antriebsmechanismus zugeordnet. Dieser Antriebsmechanismus dient zum Antrieb eines quer zu der Anlagenachse verlaufenden Kontaktstückes, wobei für den eigentlichen Leistungsschalter ein eigener, von außen getrennt zugänglicher Gasraum vorgesehen ist.2
it is also usual to arrange more than two system components in a common gas space delimited by a metal housing. In a known switchgear of this type (DE 34 36 173 Al), a power connection designed as an encapsulation bushing, a circuit breaker and a combined isolating/earthing switch are arranged axially one behind the other in the metal housing for each phase; following the combined isolating/earthing switches, a busbar runs transversely to the "power connection-circuit breaker-isolating/earthing switch" axis, the phase conductors of which are individually supported on the metal housing. In this system, the movable switching contact of each isolating/earthing switch, designed as a switching blade, is connected to a connecting conductor leading to the respective circuit breaker; furthermore, each circuit breaker is assigned a drive mechanism running transversely to the axial arrangement of the system components. This drive mechanism is used to drive a contact piece running transversely to the system axis, with a separate gas space being provided for the actual circuit breaker, which is separately accessible from the outside.

Ausgehend von einer Schaltanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Schutzanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Anlage so auszugestalten, daß sie für Hochspannungszwecke, vorzugsweise für die untere Hochspannungsebene (72 bis 145 kV)eingesetzt werden kann und sich dabei durch einen möglichst kleinen Raumbedarf und leichte Montierbarkeit auszeichnet.Starting from a switchgear with the features of the generic term of claim 1, the invention is based on the task of designing this system in such a way that it can be used for high-voltage purposes, preferably for the lower high-voltage level (72 to 145 kV) and is characterized by the smallest possible space requirement and easy assembly.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung folgende Maßnahmen vorgesehen:To solve this problem, the invention provides the following measures:

1. Das Kapselungsgehäuse ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und geht an dem die Sammelschiene aufnehmenden Ende in einen quer dazu verlaufenden Zylinder über, der beidendig mit Flanschen zur Fixierung von scheibenförmi-1. The encapsulation housing is essentially cylindrical and at the end that accommodates the busbar, it merges into a cylinder running transversely to it, which is provided with flanges at both ends for fixing disc-shaped

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gen, die Phasenleiter tragenden Schottisolatoren versehen3
gen, the phase conductors are provided with bulkhead insulators

ist.is.

2. Der Stromanschluß des jeweiligen Leistungsschalters ist als Steckanschluß ausgebildet und ist im Kopfbereich eines konischen, am einführungsseitigen Ende des Kapselungsgehäuses angeordneten Isolators angeordnet; dabei ist dem Stromanschluß ein Strom- und/oder Spannungswandler zugeordnet .2. The power connection of the respective circuit breaker is designed as a plug connection and is arranged in the head area of a conical insulator arranged at the inlet end of the encapsulating housing; a current and/or voltage transformer is assigned to the power connection.

3. Die Leistungsschalter sind als parallel zur Achse des Kapselungsgehäuses verlaufende und auf die Isolatoren aufgesetzte Schaltkammern ausgebildet.3. The circuit breakers are designed as switching chambers that run parallel to the axis of the encapsulation housing and are placed on the insulators.

4. Jeder Trenn/Erdungs-Schalter weist als Schaltelement einen Schubkontakt auf.4. Each isolating/earthing switch has a sliding contact as a switching element.

Eine derartige Schaltanlage zeichnet sich durch ein gemeinsames Feldgehäuse für die Sammelschiene, den Sammelschienentrenner, den Arbeitserder, den Leistungsschalter, den Stromanschluß und die Wandler aus, so daß die Schaltanlage nur einen Feldgasraum ohne Schottung zur Sammelschiene aufweist.Such a switchgear is characterized by a common field housing for the busbar, the busbar isolator, the working earthing device, the circuit breaker, the power connection and the transformers, so that the switchgear has only one field gas compartment without any partition to the busbar.

Die Anlage kann dabei stehend mit einer oben liegenden, quer zur Gehäuseachse verlaufenden Einfachsammelschiene angeordnet werden. - Bei einer derartigen Ausgestaltung wird die Baulänge der Anlage u.a. dadurch kurz-gehalten, daß die Strom- und/oder Spannungswandler der Kabeleinführung direkt zugeordnet, d.h. konzentrisch dazu angeordnet sind und daß als kombinierter Trenn-Erdungs-Schalter ein solcher Schalter verwendet wird, der als Schaltelement einen Schubkontakt aufweist. Derartige Schalter sind an sich bekannt (DE 196 32 574 Al, DE 198 25 386 .— Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Schaltanlage kann im-Störungsfall innerhalb eines Schaltfeldes durch einfachen Austausch gegen eine Reserveanlage ausgetauscht werden.The system can be arranged upright with a single busbar on top that runs transversely to the housing axis. - With such a design, the overall length of the system is kept short by, among other things, the fact that the current and/or voltage transformers are directly assigned to the cable entry, i.e. are arranged concentrically to it, and that a switch is used as a combined isolating and earthing switch that has a sliding contact as a switching element. Such switches are known per se (DE 196 32 574 A1, DE 198 25 386). In the event of a fault, a switchgear system constructed according to the invention can be replaced within a switchgear panel by simply exchanging it for a reserve system.

Als weitere Ausgestaltung einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Schaltanlage kann man vorsehen, die Isolatoren und dieAs a further embodiment of a switchgear designed according to the invention, it can be provided that the insulators and the

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von ihnen getragenen SchaItkammern gleichmäßig verteilt auf einem Teilkreis des Kapselungsgehäuses anzuordnen. Damit ergibt sich auch für die Leistungsschalter eine Systemanordnung im Dreieck, wodurch das Metallgehäuse einen relativ kleinen Durchmesser aufweist. - Die Anordnung von Stromanschlüssen in Form eines im Kopfbereich mit einem Steckanschluß versehenen konischen Isolators ist an sich bekannt (Zeitschrift "etz", Heft 21, 1998, Seite 46; DE 36 11 463 Al; Zeitschrift "Elektrizitätswirtschaft", 1982, Heft 20, Seite 683 bis 685 sowie Zeitschrift "Elektrie", 1994, Heft 10, Seiten 368 bis 371) . In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, in den Isolator des Stromanschlusses einen Strom- oder Spannungswandler zu integrieren.4
The switching chambers carried by them are to be arranged evenly distributed on a partial circle of the encapsulation housing. This also results in a triangular system arrangement for the circuit breakers, which means that the metal housing has a relatively small diameter. - The arrangement of power connections in the form of a conical insulator with a plug connection in the head area is known per se (magazine "etz", issue 21, 1998, page 46; DE 36 11 463 Al; magazine "Elektrizitätswirtschaft", 1982, issue 20, pages 683 to 685 and magazine "Elektrie", 1994, issue 10, pages 368 to 371). In this context, it is also known to integrate a current or voltage transformer into the insulator of the power connection.

Auch Leistungsschalter, die als Schaltkammern ausgebildet sind und parallel zur Achse eines zylindrischen Kapselungsgehäuses verlaufen, sind bekannt (DE 31 05 962 Cl, DE-Z "Siemens-Energietechnik", 1983, Heft 6, S. 314). Ebenso ist es bekannt, das Schaltelement dieser Schaltkammern direkt oder über Hebelgetriebe entweder an einen koaxial angeordneten oder an einen radial angeordneten Antrieb anzukoppeln.Circuit breakers that are designed as switching chambers and run parallel to the axis of a cylindrical encapsulation housing are also known (DE 31 05 962 Cl, DE-Z "Siemens-Energietechnik", 1983, Issue 6, p. 314). It is also known to connect the switching element of these switching chambers directly or via lever gears to either a coaxially arranged or a radially arranged drive.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Schaltanlage ist in der Figur dargestellt.An example of the new switchgear is shown in the figure.

Die in der Figur gezeigte Schaltanlage 1 weist ein metallenes Kapselungsgehäuse 2 auf, das längs einer Achse A im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Lediglich am oberen Ende geht das Metallgehäuse in einen quer zur Achse A liegenden ' Zylinder 21 über, der mit zwei Anschlußflanschen 22 versehen ist. An diese Anschlußflansche 22 ist jeweils ein Schottisolator 9 angeflanscht, wobei in diese Schottisolatoren Durchführungen für die drei Phasenleiter einer Sammelschiene eingelassen sind. An diesen Durchführungen sind TeilleiterstückeThe switchgear 1 shown in the figure has a metal enclosure 2 which is essentially cylindrical along an axis A. Only at the upper end does the metal housing merge into a cylinder 21 which is transverse to the axis A and is provided with two connection flanges 22. A bulkhead insulator 9 is flanged to each of these connection flanges 22, whereby bushings for the three phase conductors of a busbar are embedded in these bulkhead insulators. Partial conductor pieces are attached to these bushings.

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8 der einzelnen Phasenleiter befestigt, und zwar am linken Ende kraftschlüssig und am rechten Ende steckbar.8 of the individual phase conductors, namely force-fitting at the left end and pluggable at the right end.

Jedem Phasenleiter der Sammelschiene ist ein an sich bekannter kombinierter Trenn-Erdungs-Schalter 6 zugeordnet, dessen Schaltelement 7 als zweiteiliger Schubkontakt ausgebildet ist. Von dem kombinierten Trenn-Erdungs-Schalter führt jeweils ein Verbindungsleiter 6 zu einer Schaltkammer 4, die den eigentlichen Leistungsschalter darstellt. Drei derartige Schaltkammern sind gleichmäßig auf einem Teilkreis um die Achse A des zylindrischen Metallgehäuses 22 verteilt angeordnet. Sie ruhen hierzu an ihrem unteren Ende auf drei konischen Isolatoren 3, die im Fußbereich des Kapselungsgehäuses 2 angeordnet sind. Diese Isolatoren 3 sind im Innern so gestaltet, daß sie entsprechend zubereitete Kabelenden oder Leiterdurchführungen steckbar aufnehmen können und weisen hierzu in an sich bekannter Weise eine in den Kopfbereich dichtend eingelassene Steckverbindung auf, die mit dem einen Pol des in der Schaltkammer 4 angeordneten Leistungsschalters verbunden ist. Auf die Fußbereiche der Isolatoren 3 sind Strom- und/oder Spannungswandler 10 bzw. 11 aufgesetzt.Each phase conductor of the busbar is assigned a known combined isolating and earthing switch 6, whose switching element 7 is designed as a two-part sliding contact. A connecting conductor 6 leads from the combined isolating and earthing switch to a switching chamber 4, which represents the actual circuit breaker. Three such switching chambers are evenly distributed on a partial circle around the axis A of the cylindrical metal housing 22. At their lower end they rest on three conical insulators 3, which are arranged in the foot area of the encapsulation housing 2. These insulators 3 are designed on the inside in such a way that they can plug in appropriately prepared cable ends or conductor bushings and for this purpose have a plug connection sealed in the head area in a known manner, which is connected to one pole of the circuit breaker arranged in the switching chamber 4. Current and/or voltage transformers 10 and 11 are mounted on the base areas of the insulators 3.

Zum Antrieb der bewegbaren Schalterteile in den Schaltkammern 4 ist ein Antriebsmechanismus 5 in Form eines schematisch angedeuteten Hebelgetriebes vorgesehen, der im Drehpunkt D von einem außerhalb des Kapselungsgehäuses 2 angeordneten Antrieb in Bewegung gesetzt wird. Der Antriebsmechanismus 5 verläuft dabei quer zu der längs der Achse A vorgesehenen Anordnung der einzelnen Anlagenkomponenten.To drive the movable switch parts in the switching chambers 4, a drive mechanism 5 in the form of a schematically indicated lever gear is provided, which is set in motion at the pivot point D by a drive arranged outside the encapsulation housing 2. The drive mechanism 5 runs transversely to the arrangement of the individual system components provided along the axis A.

Claims

GR 98 G 4234 DE SchutzansprücheGR 98 G 4234 DE Protection claims

1. Gasisolierte, dreiphasig gekapselte Schaltanlage mit mehreren in einem metallenen Kapselungsgehäuse angeordneten Anlagenkomponenten, 1. Gas-insulated, three-phase encapsulated switchgear with several system components arranged in a metal encapsulated housing,

bei der in dem Kapselungsgehäuse für jede Phase axial hintereinander ein als Kapselungsdurchführung gestalteter Stromanschluß, ein Leistungsschalter und ein kombinierter Trenn-Erdungs-Schalter angeordnet sind und im Anschluß an die kombinierten Trenn-Erdungs-Schalter quer zur Achse "Stromanschluß-Leistungsschalter-Trenn/Erdungs-Schalter" eine Sammelschiene verläuft, deren Phasenleiter an dem Kapselungsgehäuse abgestützt sind,in which a power connection designed as an encapsulation bushing, a circuit breaker and a combined isolating/earthing switch are arranged axially one behind the other in the encapsulation housing for each phase and a busbar runs transversely to the "power connection-circuit breaker-isolating/earthing switch" axis following the combined isolating/earthing switches, the phase conductors of which are supported on the encapsulation housing,

wobei der bewegbare Schaltkontakt jedes Trenn-Erdungs-Schalters mit einem zum jeweiligen Leistungsschalter führenden Verbindungsleiter verbunden ist und jedem Leistungsschalter ein quer zur axialen Anordnung der Anlagenkomponenten verlaufender Antriebsmechanismus zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,wherein the movable switching contact of each isolating-earthing switch is connected to a connecting conductor leading to the respective circuit breaker and each circuit breaker is assigned a drive mechanism running transversely to the axial arrangement of the system components, characterized in that

- daß das Kapselungsgehäuse (2) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und an dem die Sammelschiene aufnehmenden Ende in einen quer dazu verlaufenden Zylinder (21) übergeht, der beidendig mit Flanschen (22) zur Fixierung von- that the encapsulation housing (2) is essentially cylindrical and at the end receiving the busbar merges into a cylinder (21) running transversely thereto, which is provided at both ends with flanges (22) for fixing

25- scheibenförmigen, die Phasenleiter (8) tragenden Schottisolatoren (9) versehen ist,25- disc-shaped bulkhead insulators (9) carrying the phase conductors (8),

- daß der Stromanschluß des jeweiligen Leistungsschalters als Steckanschluß ausgebildet und im Kopfbereich eines konischen, am einführungsseitigen Ende des Kapselungsgehäuses angeordneten Isolators (3) angeordnet ist,- that the power connection of the respective circuit breaker is designed as a plug connection and is arranged in the head area of a conical insulator (3) arranged at the inlet end of the encapsulating housing,

- - wobei dem Stromanschluß ein Strom- und/oder Spannungswandler (10,11) zugeordnet ist,- - wherein a current and/or voltage transformer (10,11) is associated with the power connection,

- daß die Leistungsschalter als parallel zur Achse des Kapselungsgehäuses verlaufende und auf die Isolatoren (3) aufgesetzte Schaltkammern (4) ausgebildet sind- that the circuit breakers are designed as switching chambers (4) running parallel to the axis of the encapsulation housing and placed on the insulators (3)

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7 - und daß jeder Trenn-Erdungs-Schalter (6) als Schaltelement einen Schubkontakt (7) aufweist.7 - and that each isolating-earthing switch (6) has a sliding contact (7) as a switching element.

2. Gasisolierte Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatoren (3) und die von ihnen getragenen Schaltkammern (4) gleichmäßig verteilt auf einem Teilkreis des Kapselungsgehäuses (2) angeordnet sind.2. Gas-insulated switchgear according to claim 1, characterized in that the insulators (3) and the switching chambers (4) supported by them are arranged evenly distributed on a partial circle of the encapsulating housing (2).

3. Gasisolierte Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom- und/oder Spannungswandler (10,11) auf den Fußbereich (31) des Isolators (3) aufgesetzt ist.3. Gas-insulated switchgear according to claim 1, characterized in that the current and/or voltage transformer (10, 11) is placed on the base region (31) of the insulator (3).

4. Gasisolierte Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom- und/oder Spannungswandler in den Isolator des Stromanschlusses integriert ist.4. Gas-insulated switchgear according to claim 1, characterized in that the current and/or voltage transformer is integrated into the insulator of the power connection.