Anordnung von für Mittelspannung ausgelegten RC-Elementen für das Schalten von kleinen induktiven Strömen mittels Vakuumschalttechnik auf Hochspannungsebene

Die Erfindung betri f ft eine Anordnung von für Mittelspannung ausgelegten RC-Elementen zur Realisierung einer RC-Filterkreis-Lösung zum Schalten von kleinen induktiven Strömen mittels Hochspannungs-Vakuumschalttechnik .

Beim Schalten von kleinen induktiven Strömen, wie sie bei Drosselanwendungen in den Hochspannungsnetzen ( >= 72 , 5 kV) auftreten, sind besondere Schutzmaßnahmen notwendig . Die Schaltaufgabe birgt die Gefahr, dass transiente Überspannungen die Komponenten des Umspannwerks zerstören können . Hier ist speziell die Drossel selbst einer gewissen Gefahr ausgesetzt . Als Schaltmedien sind beispielsweise Gasschalter und Vakuumschaltgeräte gegeben .

In den Hochspannungsnetzen werden überwiegend SF6-Leistungs- schalter verwendet . Bei diesen Anwendungs fällen werden die Gasschalter nicht ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen betrieben . Diese Maßnahmen dienen der Reduzierung der während des Schaltvorganges auf tretenden Überspannungen .

Bisher sind Anwendungen zum Drosselschalten in den Hochspannungsnetzen ( >= 72 , 5 kV) mit einer Kombination aus einem elektronischen Steuergerät ( steuert den exakten Zeitpunkt der Einschaltung oder Ausschaltung) und einem SF6-Leistungs- schalter mit Einzelpolantrieb bedient worden . Die Lösung ist kostenintensiv, erfordert einen erhöhten Aufwand bei der Inbetriebsetzung und birgt das Risiko , dass sich die im Steuergerät hinterlegten Daten des Leistungsschalters , wie zum Beispiel die Eigenzeiten des Schalters , im Verlaufe des Betriebs - über die Jahrzehnte - verändern . Damit könnte der optimale Schalt Zeitpunkt verändert sein und die Funktion der Anordnung von Einzelpol-getriebenem Leistungsschalter und elektronischem Steuergerät beeinträchtigt sein . Der Erfindung liegt das Problem zugrunde , eine Lösung anzugeben, wie ein RC-Filterkreis in der elektrischen Hochspannungs-Energieübertragung, bei der die Hochspannung (HV) größer oder gleich 72 , 5 Kilovolt beträgt , eingesetzt werden kann . Des Weiteren ist die Erfindung darauf gerichtet , Varianten für die Anordnung der RC-Elemente für ein ef fi zientes Einfügen in den begrenzten Bauraum in einer Umspannwerk- Architektur anzugeben .

Das Problem wird durch eine Schaltungsanordnung einer Mehrzahl von RC-Elementen umfassend die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst .

Die Nutzung eines RC-Filterkreises (Reihenschaltung aus Widerstand R und Kondensator C ) kann die Auswirkung transienter Überspannungen deutlich reduzieren . Eine solche Lösung wird in der Mittelspannung seit vielen Jahren verwendet und ist dort Stand der Technik . Folglich sind auch RC-Filterkreiskomponenten für die Mittelspannungsebene verfügbar .

Die Übertragung dieser Technik auf die Hochspannungs- Anwendungen erschließt Drosselschaltanwendungen auch für Hochspannungs-Vakuumschaltgeräte . Die erfindungsgemäße Anordnung verfügbarer, diskreter Mittelspannungs-Freiluf t-RC- Elemente stellt eine ef fi ziente Methode dar, um auch Hochspannungs-Anwendungen bedienen zu können . Die ef fi ziente Anordnung dieser RC-Elemente kann besonders geeignet sein, um in die entsprechende Umspannwerk-Architektur integriert zu werden . Hier ist vorhandener Bauraum knapp .

Die bestehenden RC-Lösungen der Mittelspannung decken im Wesentlichen die Spannungsbereiche bis 36 kV ab . Um eine Ausweitung auf die Hochspannung möglich zu machen, werden mehrere dieser Elemente erfindunggemäß miteinander verschaltet .

Die R- und C-Elemente mögen gemeinsam in einem metallischen Gehäuse G untergebracht sein . Dieses Gehäuse verfügt über eine freiluft feste Durchführung D . Die elektrische Reihenschal- tung von solchen diskreten Komponenten macht eine Verwendung in höheren Spannungsebenen möglich .

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein RC-Element durch einen Stützisolator oder mehrere Stützisolatoren S I befestigt . Dies dient zum einen der mechanischen Festigkeit und zum anderen der Einhaltung des Abstandes zur Spannungs isolation .

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .

Die Erfindung wird im Folgenden als Aus führungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher erläutert .

Dabei zeigen :

Fig 1 eine erfindungsgemäße Anordnung dreier einzelner RC- Elemente mit zur gleichen Seite ausgerichteten Durchführungen,

Fig 2 eine erfindungsgemäße Anordnung dreier einzelner RC- Elemente mit zu entgegengesetzten Seiten ausgerichteten Durchführungen,

Fig 3 eine erfindungsgemäße Anordnung dreier einzelner RC- Elemente mit in einer Reihe ausgerichteten Durchführungen und

Fig 4 eine erfindungsgemäße Anordnung dreier einzelner RC- Elemente in genau zwei Ebenen .

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente .

Fig 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung der einzelnen RC- Elemente . Drei RC-Elemente RC, die j eweils eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator aufweisen, sind mit ihren Hauptflächen parallel zueinander angeordnet . Die RC-Elemente sind j eweils für eine Mittelspannung bis 36 kV ausgelegt . Die RC-Elemente weisen j eweils zwei elektrische Anschlüsse auf , einen Gehäuseanschluss GA und einen Durchführungsanschluss DA. Ein Durchführungsanschluss DA ist an dem vom Gehäuse G abgewandten Ende der Durchführung D angeordnet . Die Durchführung D selbst mag an dem Gehäuse G außerhalb der Mitte ihrer Befestigungs fläche angeordnet sein .

Bei der Anordnung nach Fig 1 sind die Durchführungsanschlüsse DA mehrerer RC-Elemente einer Seite zugewandt . Die Durchführungsanschlüsse DA benachbarter RC-Elemente können versetzt zueinander, insbesondere nach rechts beziehungsweise links ausgerichtet , zur verbesserten Verschaltung der RC-Elemente angeordnet sein . Die RC-Elemente können übereinandergestapelt oder auch hori zontal nebeneinandergestellt angeordnet werden . Dies gestattet eine Anpassung an die j eweiligen Platzverhältnisse in einem Umspannwerk . Die RC-Elemente mögen durch nicht in der Figur dargestellte Stützisolatoren befestigt sein . Diese dienen zum einen der mechanischen Festigkeit und zum anderen der Einhaltung des Abstandes zur Spannungsisolation .

Figur 2 stellt eine zweite mögliche Anordnung der einzelnen RC-Elemente dar, bei der die Durchführungen D der diskreten RC-Elemente alternierend vorne und hinten angeordnet sind . Zur besseren Verschaltung der verschiedenen RC-Elemente sind die Durchführungen abwechselnd links und rechts angeordnet . Die RC-Elemente können übereinandergestapelt oder auch horizontal nebeneinandergestellt angeordnet werden . Dies gestattet eine Anpassung an die j eweiligen Platzverhältnisse in einem Umspannwerk . Die RC-Elemente mögen durch nicht in der Figur dargestellte Stützisolatoren befestigt sein . Diese dienen zum einen der mechanischen Festigkeit und zum anderen der Einhaltung des Abstandes zur Spannungsisolation .

In Figur 3 ist eine Anordnung dargestellt , bei der die RC- Elemente senkrecht übereinandergestapelt , aber auch mit ihren Durchführungen D in Reihe angeordnet sind . Hier gibt es zwei Möglichkeiten :

Wie in der Figur links dargestellt sind die Durchführungen D nach links und rechts alternierend angeordnet . Auf der j eweils anderen Seite des RC-Elements ist entsprechend ein Stützisolator S I angeordnet , der die Kräfte der gestapelten Elemente aufnimmt . Das Gehäuse G des untersten RC-Elementes ist unmittelbar mit einer Erdpotential führenden Standfläche verbunden . Diese Anordnung erfordert für drei RC-Elemente nur zwei Stützisolatoren S I .

Es gibt j edoch auch die Variante , in Figur 3 rechts dargestellt , dass alle Durchführungen D auf einer Seite angeordnet sind und auf der anderen Seite alle Stützisolatoren S I angeordnet werden . Das unterste RC-Element ist mit dem Durchführungsanschluss DA seiner Durchführung D unmittelbar mit einer Erdpotential führenden Standfläche verbunden . Diese Anordnung erfordert für drei RC-Elemente drei Stützisolatoren S I .

Figur 4 zeigt eine besonders kompakte Anordnung der RC- Elemente . Hier stehen die Elemente in genau zwei Ebenen nebeneinander . Sie sind hochkant angeordnet und die Verschaltung erfolgt von einem Element links zu einem Element rechts . Auch hier könnten die Durchführungen immer auf einer Seite angeordnet sein (wie in der Figur dargestellt ) oder auch alternierend (vorne / hinten) . Das Gehäuse G des untersten RC- Elementes ist unmittelbar mit einer Erdpotential führenden Standfläche verbunden .

Die Reihenschaltung der RC-Elemente kann so weitergebildet sein, dass zu j edem RC-Element ein hochohmiger Widerstand mit gleichem Widerstandswert parallelgeschaltet ist . Dies stellt sicher, dass die Hochspannung HV gleichmäßig auf die einzelnen RC-Elemente verteilt wird .

Ein RC-Element kann durch ein handelsübliches vom Typ MV APP der Firma TDK Electronics AG gegeben sein .

Unter Hochspannung im Sinne der Erfindung wird eine Spannung von 72 , 5 kV ( kilo Volt ) und größer verstanden, umfassend Gleichspannung, Wechselspannung, wenn dreipolig auch Drehstrom . Die vorliegende Erfindung wurde zu I llustrations zwecken anhand von konkreten Aus führungsbeispielen im Detail erläutert . Dabei können Elemente der einzelnen Aus führungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden . Die Erfindung soll daher nicht auf einzelne Aus führungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich eine Beschränkung durch die angehängten Ansprüche erfahren .

Bezugs zeichenliste

D - Durchführung/Ausleitung/Spannungs-Durchführung

DA - Durchführungsanschluss EP - Erdpotential , Masse

G - Gehäuse

HV - Hochspannung, high voltage

SI - Stützisolator