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Title:
LOW-TEMPERATURE HIGH-VOLTAGE POWER CIRCUIT BREAKER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/103734
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a high-voltage power circuit breaker of the dead-tank type that is suitable for use at very low temperatures. To this end, the power circuit breaker is provided with a heat insulation that is embodied as a container (13, 13a) around the module casing (2) and that is provided with a support device (8), a control cabinet (9), a drive (10) and other components associated with the module casing (2).

Inventors:
GIESE BURKHARD (DE)
KRETZSCHMAR KARL (DE)
SCHIMMELPFENNIG JENS (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/001919
Publication Date:
December 27, 2002
Filing Date:
May 23, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
GIESE BURKHARD (DE)
KRETZSCHMAR KARL (DE)
SCHIMMELPFENNIG JENS (DE)
International Classes:
H01H33/56; (IPC1-7): H01H33/56
Foreign References:
US3118995A1964-01-21
US4434335A1984-02-28
US3358104A1967-12-12
EP0637114A11995-02-01
DE2800322A11978-11-09
US6147333A2000-11-14
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. HochspannungsLeistungsschalterAnordnung (1) mit einem auf einer Tragvorrichtung (8) ruhenden, Erdpotential führen den, eine Unterbrechereinheit (11) umgebenden, durch eine Heizeinrichtung (12) beheizbaren und von einer Wärmeisolie rung umgebenen Kapselungsgehäuse (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Wärmeisolierung von dem Kapselungsgehäuse (2) derart beabstandet angeordnet ist, dass in dem Zwischenraum zwischen Wärmeisolierung und Kapselungsgehäuse (2) eine Verteilung der durch die Heizeinrichtung (12) erzeugten Wärme mittels Kon vektion stattfindet.
2. HochspannungsLeistungsschalterAnordnung (1) nach An spruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Wärmeisolierung durch einen wärmeisolierten Container (13,13a) gebildet ist.
3. HochspannungsLeistungsschalterAnordnung (1) nach An spruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Tragvorrichtung (8) und/oder eine Antriebsvorrichtung (10) und/oder ein Steuerschrank (9) von der Wärmeisolierung umschlossen sind.
4. HochspannungsLeistungsschalterAnordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, sowie mit zumindest einer am Kapse lungsgehäuse angeordneten Freiluftdurchführung (5,6), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Freiluftdurchführung (5,6) aus der Wärmeisolierung her ausragt.
5. HochspannungsLeistungsschalterAnordnung (1) nach An spruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Freiluftdurchführung (5,6) gasisoliert ist und mit dem Kapselungsgehäuse (2) einen gemeinsamen Gasraum bildet.
6. HochspannungsLeistungsschalterAnordnung (1) nach An spruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Freiluftdurchführungen (5,6) feststoffisoliert sind.
Description:
Beschreibung Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung für tiefe Tempera- turen Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungs-Leistungs- schalter-Anordnung mit einem auf einer Tragvorrichtung ru- henden, Erdpotential führenden, eine Unterbrechereinheit um- gebenden, durch eine Heizeinrichtung beheizbaren und von ei- ner Wärmeisolierung umgebenen Kapselungsgehäuse.

Eine derartige Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung ist beispielsweise aus dem US-Patent 6,147,333 bekannt. Dort ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter beschrieben, der in der sogenannten Dead-Tank-Bauweise ausgeführt ist. Der Hochspan- nungs-Leistungsschalter weist eine Druckgasisolation auf. Um bei dem Auftreten tiefer Umgebungstemperaturen ein Verflüssi- gen des im Innern des Kapselungsgehäuses unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergases zu verhindern, ist eine Beheizung des Kapselungsgehäuses vorgesehen. Dazu wird dort vorgeschlagen, um das Kapselungsgehäuse herum Heizdecken anzuordnen. Um eine Abstrahlung von Wärme an die Umgebung zu vermindern, weist die Heizdecke weiterhin eine Wärmeisolation auf. Konstrukti- onsgemäß liegt die Heizdecke und die Wärmeisolation auf dem Kapselungsgehäuse auf. Da die Heizelemente der Heizdecke nicht gleichmäßig um das gesamte Kapselungsgehäuse verteilt sind, können sich an der Oberfläche. des Kapselungsgehäuse so- genannte"Hot-Spots"ausbilden, so dass die Erwärmung des Kapselungsgehäuses mit dem darin befindlichen Isoliergas punktuell unterschiedlich erfolgt. Ein weiteres Problem ist das Eindringen von Feuchtigkeit in den Grenzbereich von Kap- selungsgehäuse-Wandung und Auflagefläche der Heizdecke. Ein derartiges Eindringen von Feuchtigkeit ist unerwünscht, da

die Feuchtigkeit zu Störungen im Betrieb der Heizdecke führen kann und sich gegebenenfalls in das Isolationsmaterial einla- gern kann und so die Isolierfähigkeit der Wärmeisolierung herabsetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs-Leistungsschalter-Anordnung der eingangs ge- nannten Art so auszubilden, dass eine verbesserte Beheizung des Kapselungsgehäuses ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird bei einer Hochspannungs-Leistungsschalter- Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wärmeisolierung von dem Kapselungsgehäuse derart beabstandet angeordnet ist, dass in dem Zwischenraum zwischen Wärmeisolierung und Kapselungsgehäuse eine Vertei- lung der durch die Heizeinrichtung erzeugten Wärme mittels Konvektion stattfindet.

In dem Zwischenraum kann sich nunmehr die erzeugte Wärme mit- tels Konvektion gut verteilen. Dazu kann der Zwischenraum beispielsweise mit atmosphärischer Luft oder mit getrockneter Luft oder Stickstoff gefüllt sein. Unabhängig von einer An- ordnung der Heizeinrichtung in dem Zwischenraum oder im In- nern des Kapselungsgehäuses selbst sind"Hot-Spots"vermie- den. Weiterhin ist die Möglichkeit des Eindringens von Feuch- tigkeit in die Wärmeisolierung vermindert, da aufgrund des großen Zwischenraumes ein Kriechen von Feuchtigkeit in engen Spalten verhindert ist.

Eine vorteilhafte Gestaltung kann vorsehen, dass die Wärme- isolierung durch einen wärmeisolierten Container gebildet ist.

Wird die Wärmeisolierung als wärmeisolierter Container ausge- bildet, ergeben sich dadurch Vorteile hinsichtlich der Her- stellung einer derartigen Wärmeisolierung. Der Container ist ein Behälter welcher eine hinreichende mechanische Stabilität aufweist. Die mechanische Stabilität kann durch das Isolier- material selbst oder/und durch zusätzliche mechanische Vor- richtungen gewährleistet sein. Der Container ist vorkonfek- tioniert herstellbar und braucht nur noch um das Kapselungs- gehäuse herum angeordnet werden. Gleichzeitig bietet ein derartiger Container die notwendige Stabilität, um einen Zwi- schenraum zwischen Wärmeisolierung und Kapselungsgehäuse zu erzeugen. Zusätzliche Tragelemente bzw. Abstandhalter brau- chen nicht verwendet zu werden.

Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Trag- vorrichtung und/oder eine Antriebsvorrichtung und/oder ein Steuerschrank von der Wärmeisolierung umschlossen sind.

Sind weitere Baugruppen wie z. B. die Tragvorrichtung, die An- triebsvorrichtung, der Steuerschrank sowie elastische Dicht- materialien ebenfalls von der Wärmeisolierung umschlossen, können diese in einfacher Weise temperiert werden. So kann beispielsweise bei der Tragvorrichtung auf die Verwendung von tieftemperaturbeständigen Materialien verzichtet werden. Wei- terhin ist die Funktionsweise, beispielsweise der Antriebs- vorrichtung oder der im Steuerschrank angeordneten Baugruppen im temperierten Zustand zuverlässiger gewährleistet. Auf se- parate Antriebsbeheizungen oder Steuerschrankbeheizungen kann somit verzichtet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Hochspannungs- Leistungsschalter-Anordnung mit zumindest einer am Kapse- lungsgehäuse angeordneten Freiluftdurchführung sieht vor,

dass die Freiluftdurchführung aus der Wärmeisolierung heraus- ragt.

Bei einer derartigen Ausgestaltung kann der Hochspannungs- Leistungsschalter leicht an eine Freileitung angeschlossen werden. Aufwendige Konstruktionen zur Führung der dem elektrischen Strom leitenden Leiter durch die Wärmeisolierung hindurch sind vermieden. Es können die an sich bekannten Freiluftdurchführungen verwendet werden.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Freiluft- durchführung gasisoliert ist und mit dem Kapselungsgehäuse einen gemeinsamen Gasraum bildet.

Durch die Beheizung des Kapselungsgehäuses wird das im Inne- ren befindliche Isoliergas temperiert. Mit der Ausbildung ei- nes gemeinsamen Gasraumes wird auch das in den Freiluftdurch- führungen enthaltene Isoliergas mit beheizt. Die Beheizung der Freiluftdurchführungen erfolgt dabei mittels einer im In- neren des Gasraumes stattfindenden Konvektion.

Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Freiluftdurchführungen feststoffisoliert sind.

Werden feststoffisolierte Freiluftdurchführungen verwandt, so kann auf eine Beheizung dieser außenliegenden Freiluftdurch- führungen verzichtet werden, da eine derartige Isolierung nicht temperaturempfindlich ist. Als Feststoffisolierung eig- nen sich insbesondere Kunststoffschäume (beispielsweise mit Schwefelhexaflourid aufgeschäumtes Polyurethan), welche die im Innern einer Freiluftdurchführung vorhandenen Hohlräume ausfüllen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigt die Figur 1 einen Freiluft-Leistungsschalter in Dead-Tank-Bau- weise mit einem wärmeisolierten Container und die Figur 2 einen Freiluft-Leistungsschalter in Dead-Tank-Bau- weise mit einer weiteren Ausgestaltungsvariante ei- nes wärmeisolierten Containers.

Die Figur 1 zeigt einen Freiluft-Leistungsschalter 1 in Dead- Tank-Bauweise. Der Freiluft-Leistungsschalter 1 weist ein me- tallenes Kapselungsgehäuse 2 auf, welches eine Unterbrecher- einheit 11 des Freiluft-Leistungsschalters 1 umgibt. Das Kap- selungsgehäuse 2 ist Teil einer Druckgasisolierung. Im Inne- ren ist das Kapselungsgehäuse 2 mit einem Isoliergas gefüllt.

Weiterhin ist an dem Kapselungsgehäuse 2 ein erster An- schlussstutzen 3 sowie ein zweiter Anschlussstutzen 4 vorge- sehen. An den ersten Anschlussstutzen 3 ist eine erste Frei- luftdurchführung 5 angeflanscht. An den zweiten Anschluss- stutzen 4 ist eine zweite Freiluftdurchführung 6 ange- flansch. Mittels der ersten und der zweiten Freiluftdurch- führung 5,6 ist der Freiluft-Leistungsschalter 1 an ein Freileitungssystem 7a, b anschließbar. Das Kapselungsgehäuse 2 ist auf einer Tragvorrichtung 8 gelagert. Die Tragvorrich- tung 8 besteht im Wesentlichen aus metallischen Profilen.

Ebenso wie das Kapselungsgehäuse 2 weist die Tragvorrichtung 8 das Erdpotential auf. An der Tragvorrichtung 8 ist weiter- hin ein Steuerschrank 9 angeordnet, welcher Steuerungsein- richtungen aufnimmt. Mittels eines an das Kapselungsgehäuse 2 angeflanschten Antriebes 10 ist die Unterbrechereinheit 11 antreibbar.

Um bei auftretenden Tiefsttemperaturen von ca.-40°C ein Ver- flüssigen des unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergases im Innern des Kapselungsgehäuses 2 zu verhindern, ist das Kapse- lungsgehäuse von einem wärmeisolierten Container 13 umgeben.

Der Container 13 kann beispielsweise ein genormter Industrie- Container sein, welcher stahlblechverstärkt ist. Der erste Anschlussflansch 3 sowie der zweite Anschlussflansch 4 sind durch eine Wandung des Containers 13 hindurchgeführt. Das In- nere des Containers 13 ist mittels einer Heizeinrichtung 12 beheizbar. Diese Heizeinrichtung 12 bewirkt, dass im Innern des Containers 13 ein Temperaturniveau gehalten wird, bei welchem eine Verflüssigung des Isoliergases ausgeschlossen ist. Dabei ist das Temperaturniveau so zu wählen, dass bei der Verwendung von gasisolierten Freiluftdurchführungen, wel- che mit dem Gasraum des Kapselungsgehäuses 2 einen gemeinsa- men Gasraum ausbilden, auch in den außerhalb des Containers liegenden Bereichen der Freiluftdurchführungen 5,6 eine aus- reichend hohe Temperatur des Isoliergases sichergestellt ist.

Durch Konvektion im Innern der Freiluftdurchführungen 5,6, sind auch die im Wesentlichen senkrecht am Kapselungsgehäuse 2 angeordneten Freiluftdurchführungen 5,6 temperierbar.

Die Heizeinrichtung 12 kann auch innerhalb des Kapselungsge- häuses 2 angeordnet sein. So ist eine direkte Erwärmung des Isoliergases ermöglicht. Über die Wandungen des Kapselungsge- häuses 2 ist auch der zwischen dem Container 13 und dem Kap- selungsgehäuse 2 befindliche Zwischenraum beheizbar.

Da neben dem Kapselungsgehäuse 2 auch die Tragvorrichtung 8 sowie der Steuerschrank 9 innerhalb des Containers 13 ange- ordnet sind, können auch diese Baugruppen temperiert werden.

Dadurch ist es möglich, auch im Tiefsttemperaturbereich für

diese Baugruppen Standardstähle zu verwenden, welche eine ge- ringe Kerbschlagzähigkeit aufweisen.

Alternativ zu dem in der Figur 1 dargestellten Container 13 ist es möglich, nur das Kapselungsgehäuse 2 mit einem Contai- ner 13a zu umbauen (siehe Figur 2). Auch in dieser Ausgestal- tungsvariante ist ein ausreichender Zwischenraum zwischen dem Kapselungsgehäuse 2 und dem Container 13a vorgesehen, so dass ein Luftzirkulation ermöglicht ist und so"Hot-Spots"vermie- den sind.