SE534914C2 - Ställverk med enfasisolering bestående av luftisolering och skärmar - Google Patents

Abstract

Ställverk för högspänning innefattande effektbrytare (2) av vakuumbrytar-typ och frånskiljare (7) anordnade ovanför varandra i enfasisolerat utförande.Manöveraxlar (3, 9) är anordnade för effektbrytaren respektive frånskiljaren. Tvåolika typer av enfasisoiering används för effektbrytar- och frånskiijarenheten ochför frän stäiiverket utgående fasiedningar (8). Enfasisoieringen utgörs av |uftiso|e-ring och skärmväggar (6) för effektbrytar- och frånskiijarenheten (2, 7) och avkonstmaterial, företrädesvis krympplast (14), pä den utgäende fasledningens (8) yta. (Fig. 1)

Description

30 534 914 2 medel, för att bättre och snabbare än vid en ren luftisolering kunna släcka uppträdande Ijusbågar, främsti samband med en brytning av höga effekter och höga växelströmmar och under hög spänning. SF6 har även bättre isoleregenskaper, vilket utnyttjas för att få kortare isoleravständ. SF6 gasen är dock en växthusgas och kräver därför en omständlig och dyrbar hantering, inte bara beroende pà att den kräver ett utnyttjande av en gastät behållare eller tank utan även därför att den bidrar negativt till växthuseffekten.

Denna gas har dessutom vid varje brytförlopp visat sig kunna ge, ur korro- sionssynpunkt, upphov till aggressiva restprodukter.

Det är även tidigare känt olika andra konstruktioner av effektbrytarenheter, såsom sådana konstruktioner när en bildad elektrisk ljusbåge skall kunna släckas med hjälp av en riktad kraftig luftström eller luftstöt, satt under ett högt övertryck. och med Iuftströmmen eller stöten direkt riktad mot den förväntade ljusbågens utbredning och längd. Detta innebär givetvis extra utrustning som komplicerar och fördyrar ställverkets konstruktion.

Det är även tidigare känt att vid ställverk för 3-fasnät enfasisolera var och en av de enskilda och spånningssatta från ställverket utgående ledarna på ett sådant sätt att eventuellt uppträdande överslag enbart kommer att kunna ske mellan en av dessa faser och jordpotential och aldrig direkt mellan faserna. Detta visat sig kräva en komplex geometrisk utformning av de utnyttjade delarna och mycket skrymmande konstruktioner inom ställverket.

Det kan även nämnas att det är i och för sig tidigare känt att ett alstra under- tryck (vakuum) av en Iuftvolym kringslutande ett brytställe för att bidra till att reducera uppbyggandet av och/eller inverkan av en ljusbåge över brytstället och även medverka till att kunna släcka tendensen till en bildad ljusbåge. Dessa så kallade vakuumbrytare isoleras i kända utföranden med komplicerad form på fast isolation.

Den fasta isolationen är ofta epoxigjutharts. Att baka in en komplex geometri med rörliga delar i epoxi är en mycket kostsam lösning.

Sammanfattningsvis kan konstateras att kända ställverk erfordrat platskrä- vande och/eller komplicerade konstruktioner och/eller utnyttjande av ur miljösynpunkt mindre lämpliga ämnen sàsom transformatorolja, SF6 gas och liknande. 20 25 534 914 3 Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma ett ställverk där ovan nämnda nackdelar undanröjts och ett Iuftisolerat kompakt ställverk erhålls.

Denna uppgift har lösts genom att två olika typer av enfasisolering används för effektbrytar- och fränskiljarenheten och för de från ställverkets nedsida utgående fasledningarna.

Härigenom kan ställverket arrangeras oberoende av den atmosfär som om- ger ställverket. Detta är i synnerhet uppnått genom att enfasisoleringen för effektbrytar- och fränskiljarenheten utgörs av luftisolering.

Enfasisoleringen av den på ställverkets nedsida utgående fasledningen utgörs av konstmaterial, företrädesvis av på fasledningen anbringad krympplast.

Tack vare enkel geometri kan flera typer av isolerande skikt anbringas. Som alter- nativ till krympplast kan man till exempel doppa ledarna l härd- eller termoplast. Ett annat altemativ är att lackera ledarna med flera skikt.

Med den i effektbrytar- och fränskiljarenheten ingående effektbrytaren avses i detta sammanhang en brytare som kan bryta strömmar av minst 2000 A och som inte kräver t.ex. SF6 gas som brytarmedium eller isolermedium. Därför används med fördel en i och för sig känd vakuumbrytare eller annan effektbrytare som är kompakt utan att kräva SF6 gas som brytmedium eller isolerrnedium. Detta medför bland annat en väsentlig utrymmesbesparing.

Med en konstruktion enligt uppfinningen där effektbrytar- och fränskiljarenhe- ten är inrymd i ett utrymme, där luft av atmosfärstryck bildar enfasisoleringen och där utrymmet är separerat från den del av ställverket varifrån fasledningen utgår, uppnås en väsentlig fördel l det att den utgående fasledningen kan ledas i önskad riktning oberoende av riktningen för effektbrytar- och frånskiljarenhetens manöverorgan.

Separeringen av utrymmet med effektbrytar- och fränskiljarenheten från ställverkets nedsida med där belägen utgående fasledning, utgörs med fördel av en med jord förbunden elektriskt ledande bottenbalk. Flera bottenbalkar utgör till- sammans ett jordat mellanplan, golv. I synnerhet om denna bottenbalk är en del av ställverkets fack- eller skàpkonstruktion så erhålls en väl tillgänglig yta för iordning av frånskiljaren l dess frånslagsläge.

Den separerande bottenbalken uppbär med fördel en fasgenomföring av lämpligt elektriskt isolerande material, såsom termoplast som är glasfiberarmerad 20 25 30 534 914 4 (vilket är en väsentligt billigare lösning än hittills använda konventionella genomfö- ringar av gjutharts. epoxi o.s.v.). Den från effektbrytar- och frånskiljarenhetens utgå- ende ledare kan via fasgenomföringen vara direkt ansluten till den plastisolerade fas- ledningen på nedsidan. Genom att utforma fasgenomföringen med en krypsträcka så kan hänsyn tas till eventuellt förekommande föroreningar hos luftisoleringen, såsom fukt, salthalt, dammpartiklar och liknande.

Vid ett utförande av ställverket för trefassystem är faserna i utrymmet för effektbrytar- och frånskiljarenheten åtskilda från varandra med en elektriskt isole- rande vägg. Härigenom säkerställs att ett överslag och en ljusbågsbildning effektivt förhindras mellan fasema. Eftersom enfasisoleringen för effektbrytar- och från- skiljarenheten utgörs av luftisolering krävs inte heller någon tryckavlastning för den tank vari ställverket är inrymt eftersom det med enfasisoleringen undviks att ljusbàge kan uppstå mellan faserna.

Genom att anordna effektbrytarna i trefassystemet i linje med varandra, var- vid även de respektive tillhörande frånskiljarna ligger i linje med varandra, uppnås en väl ägnad sträckning för respektive manöveraxel för effektbrytarna och frånskiljarna.

Dessa manöveraxlar är med fördel parallella med varandra och är anordnade att vara handoberoende manövrerade.

Genom att jorda manöveraxlarna kan de penetrera väggarna som átskiljer faserna utan krav på täthet. En tänkt ljusbàge träffar alltid jord innan den kan nå en annan fas.

Den handoberoende manövreringen av manöveraxlarnas till- och fránslag- ning är tjärrutlöst och sker med hjälp av på manöveraxlama verkande tjäderkrafter.

Sålunda kan exempelvis frånskiljarnas manöveraxel inbegripa eller utgöras av en torsionsfiäder, med vars fjäderkraft till- och/eller frànkoppling sker.

Med ställverket enligt uppfinningen erhålls, eftersom enfasisoleringen på effektbrytar- och frånskiljarenhetssldan utgörs av luftisolering av atmosfärstryck, en mycket fördelaktig möjlighet att expandera ställverkat genom hopkoppling av flera ställverk vägg mot vägg. Därvid upptas lämpliga öppningar i ställverksväggen och högspänningsmatarledarna förs direkt mellan de hopkopplade ställverken. Någon speciell tätning mot gas/luftläckage till eller från atmosfären behöver sålunda inte vidtas. 20 30 534 914 5 Alltså kan varje stållverk vara förberett för sådan sammanföring genom att motsvarande ställverksväggar är försedda med en borttagbar täckplatta. Vid sam- manföring av två eller flera stållverk tas dessa täckplattor bort och respektive sam- lingsskenor i respektive stållverk hopskruvas med varandra. Detta innebär en väsent- lig fördel relativt kända stållverk. i synnerhet relativt sådana med SF6 gasisolerade slutna tankar, där man inte direkt kan komma åt skensystemet. Vid dessa kända stållverk måste man förse ställverksenheterna med genomföringar och kostsamma så kallade Elbow kabelanslutningar för att kunna sammanföra och hopkoppla desamma.

För övrigt är det lämpligt att ställverkets luftisolerande inre utrymme är fritt förbundet med den omgivande yttre atmosfären. Detta sker med fördel via filter.

Ytterligare fördelar med och utföringsformer av stållverket enligt uppfinningen kommer att framgå av den följande beskrivningen, vilken ges i samband med bifogade ritningar, där fig. 1 visar ett snitt från sidan genom stållverket enligt uppfinningen, fig. 2 visar stållverket enligt fig. 1 i perspektiv men utan manövermekanism och vridet 180 grader och fig. 3 visar ett snitt lll - lll genom stållverket enligt fig. 2.

Den följande beskrivningen av stållverket enligt den föreliggande uppfin- ningen åskådliggör dess principiella uppbyggnad för en trefasapplikation för ett högspänningsnät.

I snittvyn enligt fig. 1 visas sålunda en exemplifierande trefasig utföringsform av stållverket enligt uppfinningen sett från sidan. Ställverket är inrymt i en, ett inre utrymme bildande kapsling 1 bestående av en plåttank. Varje fas R, S, T omfattar en effektbrytare 2, företrädesvis av vakuumtyp, ovanför en frånskiljare 7. En första manöveraxel 3 är anordnad för att via en länk 4 med isolerdel 17 manövrera effektbrytarens 2 kontaktanslutning 5 till respektive från den inkommande spännings- matningsskenan 13. En andra manöveraxel 9 är anordnad för manövrering av frånskiljaren 7 mellan en jordkontakt 18 och en brytarkontakt 19. Manöveraxlarna 3 och 9 är reglerade medelst en (icke närmare visad, i och för sig känd) manö- vermekanism 12. Den är handoberoende reglerad genom tjärrstyming.

Effektbrytar- och frånskiljarenheten 2, 7 är via en stödisolator 15 monterad på en bottenbalk 10. Stödisolatorn 15 är utförd som en genomföring av glasfiberarmerad 10 20 25 30 534 914 6 termoplast för en från ställverket nedtill utgående ledning 8. Denna ledning 8 går vidare till en från ställverkets kapsling 1 utgående genomföring 11, pà vars utsida anslutning kan ske för eldistribution till andra apparater.

Det väsentliga särdraget för ställverket enligt uppfinningen framgår bäst av fig. 2, där ställverket visas i perspektiv och där samma hänvisningsbeteckningar används som i fig. 1 för varandra motsvarande komponenter. Särdraget står att finna i kombinationen av två olika enfasisoleringar, dels den som utgörs av luft av atmosfärstryck, som allmänt råder såväl inom ställverkets kapsling 1 som utanför denna, dels den som den utgående ledningen 8 är försedd med. Sålunda är led- ningen 8 utförd som en metalledare isolerad med krympplast 14 eller annat isoler- material, såsom åskådliggörs med detaljförstoringen visad i fig. 1. Detta innebär att trots att enbart luft av atmosfärstryck används som enfasisolering i övrigt sà kan ställverket göras kompakt.

Enkla plana isolerskärmar 6, som anordnats mellan var och en av faserna R, S, T inom området för effektbrytar- och frånskiljarenheten 2, 7, utgör enfasisolering i det övre utrymmet. Dessa skärmar 6 säkerställer att nâgra överslag inte uppkommer mellan de olika fasspänningarna. En frånkoppling av frånskiljaren 7 innebär därför bara att en eventuell ljusbåge uppstår vid frånskiljarens 7 kontaktknivsrörelse mot jordkontakten 18, som är anordnad på bottenbalken 10 och till vilken frånskiljaren 7 är ansluten vid sitt frånläge.

Eftersom det ofta ställs krav på att de från ställverket via genomföringen 11 utgående ledningarna ska vara riktade åt samma håll som manöveraxlarna 3, 9, så uppkommer ofta problem med geometrin för dragningen av ledningarna 8 och därav föranledd isolering. Genom den isoleringsteknik som kännetecknar den föreliggande uppfinningen har detta problem helt undanröjts.

Dessutom har det genom att förse genomföringama 11 med vardera en hätta16 erhållits en god övergång mellan ledare och genomföring. Denna hätta utgörs företrädesvis av silikongummi. Utanpå genomföringen 11, alltså på den del som ligger inuti tanken, kan silikongummi med speciell form 20 anordnas som ökar krypsträckan och är hydrofob. Detta hindrar krypöverslag och medger samtidigt ett kompaktare utförande. Sålunda erhålls en god isolationsförmága även om den använda luftisoleringen skulle vara behäftad med föroreningar i form av fukt, salter, dammpartiklar och liknande. Detta innebär dessutom att utrymmet innanför 534 914 7 kapslingen 1 kan stå i fri kommunikation med den utanför ställverket rådande atmos- fären. Lämpligen är en filterförsedd öppning upptagen i kapslingens 1 vägg för luftväxling beroende av lufttrycksändringar i atmosfären.

Eftersom ställverkets inre utrymme som fasisolering utnyttjar luft av atmos- färstryck kan en utbyggnad av ställverket åstadkommas med små medel. Sålunda sammanförs två eller flera ställverk till att ligga vägg i vägg med varandra. Den enda åtgärden som behöver vidtas är att ta upp öppningar för samlingsskenornas 13 framförande mellan de olika sammanförda ställverken. Någon åtgärd mot gas- eller luftläckage erfordras inte.

Den ovan givna beskrivningen har inriktats på en speciell utföringsform av ställverket enligt uppfinningen. Givetvis kan olika modifieringar och vidareutvecklingar göras utan att uppfinningstanken, såsom den kommer till uttryck ide efterföljande patentkraven, för den skull fràngàs.

Claims (18)

10 20 25 30 534 914 PATENTKRAV

1. Ställverk för högspänning innefattande effektbrytare (2) och frånskiljare (7) anordnade i serie ovanför varandra i enfasisolerat utförande och med manöver- axlar (3, 9) för effektbrytaren (2) respektive frànskiljaren (7), varvid två olika typer av enfasisolering används för effektbrytar- och frånskiljarenheten (2, 7) och för från ställverket på nedsidan utgående fasledningar (8), kännetecknat av att enfasisoleringen är Iuftisolering och skärmar (6) mellan faserna för effektbrytar- och frànskiljarenheten (2, 7).

2. Ställverk enligt patentkrav 1, kännetecknat av att enfasisoleringen för från ställverket på nedsidan utgående fasledning (8) är av konstmaterial (14) direkt anbringad på fasledningens (8) yta.

3. Ställverk enligt patentkrav 2, kännetecknat av att enfasisoleringen av den på nedsidan utgående fasledningen (8) utgörs av på fasledningen (8) anbringad krympplast (14).

4. Ställverk enligt patentkrav 1, kännetecknat av att effektbrytaren (2) är av vakuumbrytartyp.

5. Ställverk enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att ef- fektbrytar- och frànskiljarenheten (2, 7) är inrymd i ett utrymme där luft av atmos- färstryck och skärmarna (6) utgör enfasisoleringen, vilket utrymme är separerat från delen av ställverket med på nedsidan utgående fasledning (8).

6. Ställverk enligt patentkrav 5, kännetecknat av att separeringen av utrym- met för effektbrytar- och frånskiljarenheten (2, 7) från delen av ställverket med på nedsidan utgående fasledning (8) utgörs av en med jord förbunden elektriskt le- dande bottenbalk (10).

7. Ställverk enligt patentkrav 6, kännetecknat av att den ledande bottenbal- ken (10) utgör en del av den fack- eller skåpkonstruktion (1) vari ställverket är inrymt. 20 25 30 534 914

8. Ställverk enligt patentkrav 6 eller 7, kännetecknat av att bottenbalken (10) uppbär en fasgenomföring (15) av termoplast för utledning av den utgående, på nedsidan plastisolerade fasledningen (8), som på fasgenomföringens (15) ovansida är ansluten till effektbrytar- och frånskiljarenhetens (2, 7) nedsida.

9. Ställverk enligt patentkrav 7, kännetecknat av att fack- eller skàpkonstruktionen ( 1) uppbär en utgående genomföring (1 1) för utledning av den fràn ställverket på nedsidan utgående fasledningen (8).

10. Ställverk enligt patentkrav 9, kännetecknat av att genomföringen (11) är försedd med en hätta (16), företrädesvis av silikongummi. 1 1 . av genomföringen (11) som ligger inuti fack- eller skàpkonstruktionen (1 ), är

11. Ställverk enligt patentkrav 9 eller 10, kännetecknat av att utanpå den del silikongummi med speciell form (20) anordnat för utökning av krypsträckan och som är hydrofob.

12. Ställverk enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att det utgörs av ett trefasställverk med för respektive fas (R, S, T) anordnad separat ef- fektbrytare (2), frånsklljare (7) och utgående fasledning (8), varvid faserna i utrym- met för effektbrytar- och frånskiljarenheterna (2, 7) är åtskilda från varandra med en elektriskt isolerande vägg (6).

13. Ställverk enligt patentkrav 12, kännetecknat av att effektbrytarna (2) i tre- fassystemet är anordnade i linje med varandra liksom de respektive tillhörande frånskiljarna (7) för att manövreras med en manöveraxel (3) för effektbrytarna (2) och en manöveraxel (9) för frånskiljarna (7), varvid manöveraxlarna (3, 9) är inbör- des parallella.

14. Ställverk enligt patentkrav 13, kännetecknat av att manöveraxlarnas (3, 9) manövrering är handoberoende. 534 914 10

15. Ställverk enligt patentkrav 13 eller 14, kännetecknat av att frånskiljarnas (7) manöveraxel (9) innefattar en torsionsstav.

16. Ställverk enligt patentkrav 15, kännetecknat av att frånskiljarnas (7) till- 5 och frànslagning sker medelst torsionsfjäderns (9) fiäderkraft.

17. Ställverk enligt något av patentkraven 12 - 16, kännetecknat av att det är expanderbart genom hopkoppling av flera luftisolerade trefasställverk vägg i vägg med varandra med gemensamma högspänningsmatarledare (13), som för varje 10 fas (R, S, T) förs direkt mellan de hopkopplade trefasställverken genom upptagba- ra öppningar i deras väggar.

18. Ställverk enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att ställ- verkets luftisolerande inre utrymme är fritt förbundet med stâllverket omgivande 15 yttre atmosfär via filter.