WO1997031413A1 - Hochspannungsfreiluftschalter - Google Patents

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/027—Integrated apparatus for measuring current or voltage

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage outdoor switch with an insulating housing and an interrupter unit arranged in it and with two current transformers arranged on the housing on the other side of the interrupter unit, at least one of which is at high voltage potential during operation of the switch.
  • each current transformer on both sides of an interrupter unit makes it possible to calculate the current differences and thus to determine any earth faults in the area of the interrupter unit.
  • DE-OS 18 10 405 Also known from DE-OS 18 10 405 is an encapsulation housing at ground potential with a high-voltage switch and current transformers arranged on both sides.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a structurally simple and cost-effective monitoring of the operability by means of current transformers in a high-voltage outdoor switch.
  • the object is achieved in that at least one of the current transformers is arranged in the gas space of the interrupter unit.
  • the current transformers can be integrated cost-effectively into the housing of the high-voltage switch and it is not necessary for each of the current transformers to be set up on its own.
  • Low-power converters, optical current transformers or surface acoustic wave elements can be used in a particularly favorable form in this way.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the high-voltage outdoor switch has the shape of an upright pole column with current transformers arranged above and below the interrupter unit.
  • the measurement signals of the current transformer arranged at high voltage potential are advantageously conducted to the ground potential via optical waveguides. This avoids the need to lay an electrical conductor from the high-voltage potential to earth potential.
  • an electro-optical converter is provided in the region of the current transformer. This can be done by decoupling energy can be supplied with energy from the magnetic field of the primary current or by means of energy inflow in the form of electromagnetic radiation, in particular by means of an optical waveguide.
  • the converter can be arranged both inside and outside the gas space of the interrupter unit.
  • the optical waveguide can be integrated into the insulating material housing of the high-voltage switch particularly advantageously.
  • the insulating material housing consists of a material into which the optical waveguide can be cast, such as, for. B. fiber reinforced plastic.
  • a capacitive voltage converter is integrated in the housing of at least one current transformer.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the housing is at least partially designed as a composite insulator, in particular consisting of a fiber-reinforced plastic.
  • FIG. 1 shows schematically in a longitudinal section a high-voltage outdoor switch with two current transformers and one voltage transformer.
  • FIG. 2 shows a switch with two current transformers arranged in its housing.
  • FIG. 1 shows a high-voltage circuit breaker which has the form of a pole column 1 which is erected vertically on a support frame 2.
  • the pole column 1 has two insulating material housing parts 3, 4, the interrupter unit 5 being shown schematically simplified in the upper insulating material housing part 3.
  • a switching rod (not shown) for transferring the drive energy from a drive arranged in the support frame 2 to the interrupter unit 5 runs in the lower part 4 of the insulating material.
  • connections 6, 7 of the circuit breaker are arranged at the upper end of the upper insulating housing part 3 and between the upper and lower insulating material housing parts 4, and conductors 8, 9 are connected to these connections for connection, for example, each with an overhead line.
  • a current transformer 10, 11 is arranged at each of the upper and lower ends of the upper insulating housing part 3, the current transformers 10, 11 each consisting of a toroidal coil with a transformer core arranged coaxially to the pole column 1.
  • the current transformers 10, 11 are advantageously designed as low-power transformers and concentrically surround a high-voltage conductor 13.
  • the transformer 11 is arranged within the gas space of the interrupter unit 5.
  • the measurement signals from the current transformers 10, 11 can be transmitted, for example, by radio to earth potential. It could also be provided that instead of the conventional current transformers, optical current transformers are used which are based, for example, on the Faraday effect and whose measurement signals are transmitted via an optical waveguide which is in the housing wall of the insulating material housing 3, 4 or on the outside of the housing long, can be conducted to earth potential.
  • the current transformer 10 which is arranged at the upper end of the upper insulating housing part 3, additionally carries a measuring electrode 12 which forms a capacitive voltage divider with the high-voltage conductor 13 and thus permits the capacitive measurement of the high-voltage potential of the high-voltage conductor 13.
  • the current transformers 10, 11 can be arranged in separate housings which can be fastened to connecting flanges of the insulating material housings 3, 4.
  • the current transformers 14, 15 can also both be arranged coaxially to the insulating material housing 3, so that the need for additional housings is eliminated.
  • the converter cores can be attached to the support tube of the interrupter unit.

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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

Bei einem Hochspannungsfreiluftschalter mit einem Gehäuse (3, 4) und einer in diesem angeordneten Unterbrechereinheit (5) ist auf beiden Seiten der Unterbrechereinheit je ein Stromwandler (10, 11) am Gehäuse des Schalters angeordnet. Bisher was es üblich, Stromwandler getrennt von Hochspannungsfreiluftschaltern aufzustellen. Der konstruktive Aufwand und die Kosten werden durch die konstruktive Zusammenfassung des Schalters mit den Stromwandlern gesenkt.

Description

Beschreibung
Hochspannungs f rei luf tschal t er
Die Erf indung bezieht sich auf einen Hochspannungsfreiluft ¬ schalter mit einem Isolierstof fgehäuse und einer in diesem angeordneten Unterbrechereinheit und mit zwei am Gehäuse bei ¬ derseits der Unterbrechereinheit angeordneten Stromwandlern , von denen wenigstens einer während des Betriebs des Schalters auf Hochspannungspotential liegt .
Aus der US-PS 4 , 032 , 820 ist eine metallgekapselte Hochspan¬ nungsschaltanlage bekannt mit Leistungsschaltern , deren Zu¬ leitungen j eweils mit Stromwandlern zur Messung des elektri- sehen Stromes versehen sind . Die Stromwandler sind j eweils in das auf Erdpotential liegende Kapselungsgehäuse der Schaltan¬ lage mit integriert .
Durch die Anordnung von j e einem Stromwandler auf beiden Sei- ten einer Unterbrechereinheit ist das Berechnen der Stromdif ¬ ferenzen und somit das Bestimmen von etwaigen Erdschlüssen im Bereich der Unterbrechereinheit möglich .
Auch aus der DE-OS 18 10 405 ist ein auf Erdpotential liegen- des Kapselungsgehäuse mit einem Hochspannungsschalter und beiderseits angeordneten Stromwandlern bekannt .
Bei Freiluftschaltern , insbesondere Freiluftleistungsschal- tern, werden meistens Stromwandler getrennt von den Schaltern mit einem eigenen Gehäuse aufgestellt . Dies erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand, der hohe Kosten nach sich zieht .
Aus der EP 0 237 776 A2 ist ein Freilufthochspannungsschalter gemäß dem Oberbegrif f des Anspruchs 1 bekannt . Dort werden die Stromwandler außen am Gehäuse des Schalters montiert . Dies macht eigene Gehäuse für die Stromwandler erforderlich und stellt einen hohen Montageaufwand dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungsfreiluftschalter eine konstruktiv ein¬ fache und kostengünstige Überwachung der Betriebsfähigkeit mittels Stromwandlern zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenig- stens einer der Stromwandler im Gasraum der Unterbrecherein¬ heit angeordnet ist.
Die Stromwandler können hierdurch kostengünstig in das Ge¬ häuse des Hochspannungsschalters integriert werden und es braucht nicht jeder der Stromwandler für sich aufgestellt zu werden. In besonders günstiger Form lassen sich leistungsarme Wandler, optische Stromwandler oder Oberflächenwellenelemente in dieser Weise einsetzen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Hochspannungsfreiluftschalter die Form einer aufrecht stehenden Polsäule mit oberhalb und unterhalb der Unterbre¬ chereinheit angeordneten Stromwandlern aufweist.
Dies ist eine platzsparende und einfach zu montierende
Bauform des erfindungsgemäßen Hochspannungsfreiluftschalters.
Vorteilhaft werden die Meßsignale des auf Hochspannungspoten¬ tial angeordneten Stromwandlers über Lichtwellenleiter zum Erdpotential geleitet. Hierdurch wird vermieden, daß ein elektrischer Leiter vom Hochspannungspotential zum Erdpoten¬ tial verlegt werden muß. Für den Fall, daß der Stromwandler keine Meßwerte in Form von elektrischen Signalen ausgibt, wird ein elektro-optischer Umsetzer im Bereich des Stromwand- lers vorgesehen. Dieser kann durch Auskopplung von Energie aus dem Magnetfeld des Primärstromes oder durch Energiezufluß in Form von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit¬ tels eines Lichtwellenleiters, mit Energie versorgt werden. Der Umsetzer kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gasraumes der Unterbrechereinheit angeordnet werden.
Besonders vorteilhaft kann der Lichtwellenleiter in das Iso- lierstoffgehäuse des Hochspannungsschalters integriert wer¬ den.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Isolier¬ stoffgehäuse aus einem Material besteht, in das der Lichtwel¬ lenleiter eingegossen werden kann, wie z. B. faserverstärkter Kunststoff.
Außerdem kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß in das Gehäuse wenigstens eines Stromwandlers ein kapazitiver Spannungswand¬ ler integriert ist.
Auf diese Weise werden alle notwendigen Meßgeräte zur Überwa¬ chung des Hochspannungsfreiluftschalters in einer einzigen konstruktiven Einheit zusammengefaßt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse wenigstens teilweise als Ver¬ bundisolator, insbesondere bestehend aus einem faserverstärk¬ ten Kunststoff, ausgeführt ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie¬ ben.
Dabei zeigt die Figur 1 schematisch in einem Längsschnitt ei¬ nen Hochspannungsfreiluftschalter mit zwei Stromwandlern und einem Spannungswandler. Die Figur 2 zeigt einen Schalter mit zwei in dessen Gehäuse angeordneten Stromwandlern.
In der Figur 1 ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter darge¬ stellt, der die Form einer Polsäule 1 hat, die auf einem Traggestell 2 senkrecht aufgestellt iεt. Die Polsäule 1 weist zwei Isolierstoffgehäuseteile 3, 4 auf, wobei in dem oberen Isolierstoffgehäuseteil 3 die Unterbrechereinheit 5 schema- tisch vereinfacht dargestellt ist.
In dem unteren Isolierstoffgehäuseteil 4 verläuft eine aus Isolierstoff bestehende, nicht näher dargestellte Schalt¬ stange zur Übertragung der Antriebsenergie von einem in dem Traggestell 2 angeordneten Antrieb zur Unterbrechereinheit 5.
Die Anschlüsse 6, 7 des Leistungsschalters sind am oberen Ende des oberen Isolierstoffgehäuseteils 3 und zwischen dem oberen und dem unteren Isolierstoffgehäuseteil 4 angeordnet und an diese Anschlüsse sind jeweils Leiter 8, 9 zur Verbin¬ dung beispielsweise mit je einer Freileitung angeschlossen.
Am oberen und am unteren Ende des oberen Isolierstoffgehäuse¬ teils 3 ist je ein Stromwandler 10, 11 angeordnet, wobei die Stromwandler 10, 11 aus je einer koaxial zu der Polsäule 1 angeordneten toroidalen Spule mit einem Wandlerkern bestehen. Die Stromwandler 10, 11 sind vorteilhaft als leistungsarme Wandler ausgebildet und umgeben konzentrisch einen Hochspannungsleiter 13. Der Wandler 11 ist innerhalb des Gas- raumes der Unterbrechereinheit 5 angeordnet.
Die Meßsignale von den Stromwandlern 10, 11 können beispiels¬ weise per Funk zum Erdpotential übertragen werden. Es könnte auch vorgesehen sein, daß anstelle der konventio¬ nellen Stromwandler optische Stromwandler eingesetzt werden, die beispielsweise auf dem Faraday-Effekt beruhen und deren Meßsignale über einen Lichtwellenleiter, der in der Gehäuse- wand des Isolierstoffgehäuses 3, 4 oder außen am Gehäuse ent¬ lang verläuft, zum Erdpotential geleitet werden können.
Der Stromwandler 10, der am oberen Ende des oberen Isolier¬ stoffgehäuseteils 3 angeordnet ist, trägt zusätzlich eine Meßelektrode 12, die mit dem Hochspannungsleiter 13 einen ka¬ pazitiven Spannungsteiler bildet und somit die kapazitive Messung des Hochspannungspotentials des Hochspannungsleiters 13 erlaubt.
Die Stromwandler 10, 11 können in gesonderten Gehäusen ange¬ ordnet sein, die an Anschlußflanschen des Isolierstoffgehäu¬ ses 3, 4, befestigbar sind. Die Stromwandler 14, 15 können jedoch auch beide, wie in Figur 2 dargestellt, innerhalb des Isolierstoffgehäuses 3, koaxial zu diesem angeordnet sein, so daß die Notwendigkeit zusätzlicher Gehäuse entfällt. In diesem Fall können die Wandlerkerne auf dem Tragrohr der Un¬ terbrechereinheit befestigt sein.

Claims

Patentansprüche
1. 1. Hochspannungsfreiluftschalter mit einem Isolierstoffge¬ häuse (3, 4) und einer in diesem angeordneten Unterbre- chereinheit (5) und mit zwei am Gehäuse (3, 4) beiderseits der Unterbrechereinheit (5) angeordneten Stromwandlern (10, 11, 14, 15) , von denen wenigstens einer während des Betriebs des Schalters auf Hochspannungspotential liegt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß wenigstens einer der Stromwandler (10, 11, 14, 15) im Gasraum der Unterbrechereinheit (5) angeordnet ist.
2. Hochspannungsfreiluftschalter nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Form einer aufrecht stehenden Polsäule (1) mit oberhalb und unterhalb der Unterbrechereinheit (5) angeordneten Stromwandlern (10, 11, 14, 15) .
3. Hochspannungsfreiluftschalter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
Meßsignale der auf Hochspannungspotential angeordneten Strom¬ wandler (10, 11, 14, 15) über Lichtwellenleiter zum Erdpoten¬ tial geleitet werden.
4. Hochspannungsfreiluftschalter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens ein Lichtwellenleiter in das Isolierstoffgehäuse (3, 4) des Hochspannungsschalters integriert ist.
5. Hochspannungsfreiluftschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in das Gehäuse wenigstens eines Stromwandlers (10, 11) ein kapazitiver Spannungswandler (12) integriert ist.
6. Hochspannungsfreiluftschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gehäuse (3, 4) wenigstens teilweise als Verbundisolator, insbesondere bestehend aus einem faserverstärkten Kunststoff, ausgeführt ist.
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