DE1930988C3

DE1930988C3 - Multi-phase indoor switchgear for high voltage over 30 kV

Info

Publication number: DE1930988C3
Application number: DE19691930988
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 6070 Langen Drubig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-06-19
Filing date: 1969-06-19
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE1930988B2; AT293528B; DE1930988A1

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,a) the dielectric strength of the free air insulation section (4) between the insulation screens (3, 5, 15, 16, 27) of neighboring phases when bridging the associated air gaps (2) between the live parts (Ϊ, 7, 8, 9, 10) and the respective surrounding them Shields (3, 5, 15, 16, 27) are above the test voltage,

b) die Spannungsfestiigkeit zweier Luftabstände (2) benachbarter Phasen bei Überbrückung der zugehörigen freien Luftisolierstrecke (4) über der oberen Nennspannung liegt,b) the tensile strength of two air gaps (2) Adjacent phases when bridging the associated free air insulation section (4) is above the upper nominal voltage,

c) Stoßstellen der Isi>!;f rstoffschirme (3, 5) durch Ineinanderschieben uti einander zugeordneten Schirmenden von unterschiedlichem Durchmesser überlappt sind undc) Joints of the Isi> !; fuel screens (3, 5) by nesting uti assigned to one another Screen ends of different diameters are overlapped and

d) an den Überlappungsstellen entstehende Ringspalte (6) etwa senkrecht zu den Feldlinien verlaufen undd) annular gaps (6) formed at the overlap points approximately perpendicular to the field lines run and

e) bei axialgeteilten, jeweils aus zwei längs der Teilfuge sich überlappenden Schalenhälften (15,16) bestehenden Isolierstoffschirmen die Teilfugen im Bereich kleinster Feldstärke angeordnet sind.e) in the case of axially divided shell halves, each consisting of two overlapping shell halves along the parting line (15,16) existing insulating material screens, the butt joints are arranged in the area of the smallest field strength are.

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).2. Indoor switchgear according to claim 1, characterized in that the ends of the busbars give away with an approximately spherical or ellipsoidal insulating body (18) are, whose fastening surface lying on the busbar (1) is metallized and whose jacket surface in the area of high field strengths is approximately perpendicular to the field lines as much as possible has a large radius of curvature (Fig. 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).3. Indoor switchgear according to claim 1 or 2, characterized in that each plug connection between a contact piece (1 ') arranged on the busbar (1) and the associated movable mating contact piece (9; 10) is surrounded by a spherical or ellipsoidal insulating body (19), on which of the entry side of the busbar (1) facing away from a recess for the passage of the mating contact piece provided and its on the busbar (1) and the associated Contact piece (1 ') on the mounting surface is metallized, while its outer surface in the area of high field strengths, a radius of curvature that is as large as possible, approximately perpendicular to the field lines (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.The invention relates to a multi-phase indoor switchgear for high voltages above 30 kV with permanently installed or arranged on switching trucks by means of plug connections on the busbars and branch lines connected circuit breakers or load switches, in which all live Parts with air gap surrounded by a tubular Isoliersloffschirm and between the insulating material screens of the various phases have free air insulation sections.

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.In the book by E. Marx "Hochspannungspraktikum" (Verlag Springer, Berlin, 1941, pages 157 to 164) it has been considered surprising that in high-voltage systems over 100 kV is still rare made of the possibility of increasing the breakdown voltage with thin shields, which can also be designed as a thin-walled insulating tube with a high-voltage conductor in its central axis is arranged. The reason given for the infrequent use of umbrellas is that the Screens would have to be attached at all points where there is a risk of breakdown and that only then could a useful reduction in the distance be made.

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).It is true that elsewhere it has been advised against using insulating shields alone for a switchgear to build up (ETZ-A, Bd. 80, H. 20 from 11.10. 1959): on the other hand it is known, with one Isolating switch measures the distances from phase to phase and against surrounding walls with the help of insulating screens to zoom out. The disconnector can be arranged inside an insulating housing his (German 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.Furthermore, the use of tubular insulating shields for busbars (German patent 889 925) and already known for circuit breakers (German patent specification 944 868).

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).It is also known for a 60 kV switch to increase the test voltage at the upper end the switch poles, in the area of the connections, to attach tubular insulating shields (book by A. Roth, "Hochspannungstechnik", Springer-Verlag Vienna, 1965, pages 178 to 284, in particular page 283).

Auf Grund des Standes der Technik kann demnach vorausgesetzt werden, daß dem Fachmann das Prinzip einer Schaltanlage der eingangs genannten Art geläufig war.On the basis of the prior art, it can therefore be assumed that the person skilled in the art is familiar with the principle a switchgear of the type mentioned was familiar.

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).In another known system, the insulation condition is between the live parts Oxygen-air insulating material is given. With such a Isolation conditions can only be a dielectric strength corresponding to row 30 with justifiable Achieve animation sizes (Conti-Elektro-reports 1968, issue 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).In a switchgear similar to the one above, the insulation is also on the assigned one Busbars on. The exit points of the busbars have an insulation here, which overlaps the busbar insulation (British Patent 624,434). The principle is also implemented on the drive-in contacts that push-offs the insulating tubes by sliding the mutually associated tube ends of different Diameters are overlapped (Austrian patent 217 547).

Es ist noch eine Leiterisolation bekannt, die zum Einlegen des Leiters längs einer Teilfuge aufklappbarThere is also a known conductor insulation which can be opened along a parting line for inserting the conductor

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).ί-t. The ends of the Isolation overlap each other. The conductor lies in the insulation so that it has the greatest possible distance to the parting line (USA.-Patent 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).Finally, it is also known to round the end of an insulation under a large radius of curvature, in order to obtain a favorable field extension, such as B. at a busbar end with approximately spherical or, in the case of a plug connection point, with a cup-shaped encompassing the contact pieces Insulating body. Glimmstreckeri be between an insulating body and a conductive body thereby avoided that the insulating body is on the surface facing the conductive body is provided with a conductive coating (German patent specification 915 468, "Calor-Emag Mitteilungen", Heftll / III 1966, pp. 8, 44, 45, German explanatory document 1 204 735, Societe Royale Belge des Ingenieurs et des Industrieis, Lecture Report No. 5, 1967, p. 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.The invention is based on the object of a switchgear of the type mentioned without to create substantial voltage stress on the insulating shields, in which one with regard to a simple installation of the insulation and favorable design for the connection of parts of the system Formation of the insulating material shields without exceeding the permissible voltage stress of the F.uft is achieved in butt joints and in spite of any undesirable effects that may occur during operation Bridging one of the clearances does not result in a clever breakdown.

Die gestellte Ausgabe wird durch die gemeinsame Anwendung der Merkmale a) bis e) des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.The presented edition is made possible by the joint application of features a) to e) of the characteristic Part of claim 1 solved.

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.The switchgear according to the invention has the advantage that conventional switches are used can. To reduce the pitch it is necessary to use the insulating shields described in the to be arranged in the specified manner. The thickness of the insulating screens can optionally be based on the static required amount be limited. All insulation serves only as a shield, but can be a little Part of the stress stress, which essentially depends on the enveloped air gaps and the free air insulation gaps.

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.An expedient development of the subject matter of the invention, the reduction of the electrical Stress on the air insulation distance is that the busbar ends with an approximately spherical or ellipsoidal insulating bodies are provided, the latter of which rests on the busbar Fastening surface is metallized and its jacket surface is approximately perpendicular in the area of high field strengths the largest possible radius of curvature to the field lines having.

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.It is also useful that each plug connection between a contact piece arranged on the busbar and the associated movable Gcgcnkontaktstück is surrounded by a spherical or ellipsoidal insulating body, on the side facing away from the entry side of the busbar end a recess is provided for the passage of the mating contact piece the busbar and the associated contact piece overlying fastening ^; transmission surface is metallized, while its jacket surface in the area of high field strengths approximately perpendicular to the field lines has the largest possible radius of curvature. This also reduces the electrical stress on the Luitisolierweg and at the same time prevents the air from glowing in the gap between the insulating body and the busbars and the fixed contact piece.

Eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen beispielsweise und rein schematisch dargestellt. Es zeigtAn embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawings, for example and purely schematically shown. It shows

F i g. 1 einen Querschnitt durch zwei Sammelschienen, F i g. 1 a cross section through two busbars,

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. 2 shows a plan view in section according to FIG. 1, F i g. 3 a longitudinal section through the pole of a circuit breaker,

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.F i g. 4 shows a plan view of two switch poles, FIG. 5 a busbar end in section, F i g. 6 a plug connection on the busbar or cable connection.

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.As in Fig. 1 and 2, two busbars 1 are shown, each with an air gap 2 from insulating material screens 3/5 surrounded, which are separated by a Luftisoliorst stretch 4. The same isolation condition are also subject to the switch poles which are shown in FIG. 3 and 4 are shown. The dielectric strength or the air gap 2 between the respective conductors and the associated insulating material screens chosen so that when bridging the air insulation section 4, the system still has a dielectric strength which is above the upper nominal voltage.

Die Spannungsfestigkeit der Luftisolierstrecke 4 hingegen ist so bemessen, daß sie über der Prüfspannung liegt, wenn zwei einander zugekehrte, eingehüllte Luftabstände 2 überbrückt sind.The dielectric strength of the air insulation section 4, however, is dimensioned so that it is above the test voltage is when two facing, enveloped air gaps 2 are bridged.

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.As in Fig. 2 are the joints of the insulating shields 3/5 overlapped by being pushed one inside the other. The resulting annular gap 6 runs roughly perpendicular to the field.

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).The in F i g. 3 switch pole shown is designed for mounting on a switching truck. A connecting piece 8, in which a movable contact piece 12 is arranged, connects to a lower retraction contact piece 10. Associated with this is a fixed contact piece 11 which is held in a connection piece 7 to which an upper retraction contact piece 9 is connected. The switch pole rests on a lower pole part 25 which carries an insulating tube 26 which is inserted into an insulating shield hood 16 which surrounds the connecting piece 8 with an air gap. A shield collar 11 is formed on the insulating shield hood 16, which surrounds the entry contact piece 10 with an air gap. Another insulating tube 13 is inserted into the insulating shield hood 16 and extends into an insulating shield hood 15, which surrounds the connecting piece 7 with an air gap 2 the upper retraction contact piece 9 surrounds. The insulating tubes 13/26 are load-bearing parts of the switch. The insulating shield hoods 15 and 16 are formed from two shells. The resulting butt joints are smallest in the area! Field strength (shown in dash-dotted lines) arranged (Fig. 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 deiThe busbar ends are expediently closed with an insulating body 18. This is roughly spherical or ellipsoidal in shape and is at its connecting surface to the assigned Sam melsuiienc 1 metallized. About perpendicular to the

inien (strichpunktiert dargestellt) weist er im ch hoher Feldstärke einen großen Krümmuness auf (F i g. 5).
ähnlicher Weise sind Steckverbindungen Γ zurIn the lines (shown in dash-dotted lines) it has a large curvature in the high field strength (FIG. 5).
Plug connections Γ for

stoffkörper 19 ist hierbei zur Aufnahme eines der Einfahrkuntaktstücke 9 bzw. 10 ausgebildet.The material body 19 is designed to accommodate one of the Einfahrkuntaktteile 9 and 10 respectively.

Für die Merkmale der Patentansprüche 2 und 3 wird Schutz nur in Verbindung mit sämtlichen Merk-For the features of claims 2 and 3, protection is only given in connection with all features

ielschiene 1 ausgebildet (F i g. 6). Der Isolier- 5 malen des Patentanspruchs 1 begehrt.ielschiene 1 formed (Fig. 6). The insulating 5 paint of claim 1 is coveted.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Multi-phase indoor switchgear for high voltage over 30 kV with permanently installed or arranged on switching trucks by means of plug-in connections Circuit breakers or load switches connected to the busbars and branch lines, in which all live Parts with an air gap of one tubular each Surrounding insulating material screen and between the insulating material screens of the various There are phases free air insulation distances, characterized by the common Application of the features that