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Dokumentenidentifikation DE69809688T2 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0915546
Titel Gasisolierte Hochspannungsleiter mit integriertem Leitungskondensator
Anmelder GEC Alsthom T et D S.A., Paris, FR
Erfinder Pham, Van Doan, 69330 Meyzieu, FR;
Guillen, Marcel, 38200 Vienne, FR;
Collet, Michel, 69003 Lyon, FR
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf, Steimle & Becker, 70188 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69809688
Vertragsstaaten AT, CH, DE, ES, GB, IT, LI, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 30.10.1998
EP-Aktenzeichen 984027151
EP-Offenlegungsdatum 12.05.1999
EP date of grant 27.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse H02B 13/035

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine gasisolierte Leitung für ein Netz zum Transport von elektrischer Energie, mit einem Leiter, der im Inneren einer Hülle angeordnet ist, die mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllt ist.

In einer solchen Leitung wird die elektrische Energie von dem Leiter transportiert, während die Hülle auf einem Nullpotential gehalten ist. Art und Druck des dielektrischen Gases sind in Abhängigkeit von der zwischen dem Leiter und der Hülle bestehenden Spannung gewählt, um die elektrische Isolation zu gewährleisten. Zum Beispiel ermöglicht eine Hülle von ca. einem Meter (m) Durchmesser, die mit einem Gemisch von 2% bis 5% Schwefelhexafluorid (SF&sub6;) in Stickstoff (N&sub2;) unter einem Druck von 12 bar gefüllt ist, die Isolation eines Aluminiumleiters, der eine Leistung in der Größenordnung von 1.000 bis 2000 Megawatt (MW) unter einer Spannung in der Großenordnung von 400.000 Volt (V) befördert. So ist zu verstehen, dass das Null- Potential der Hülle und ihr geringer Platzbedarf dazu führen, dass die gasisolierte Leitung am Erdboden oder gar vergraben eingesetzt wird. Auf diese Weise ermöglicht die Entwicklung oder Erneuerung von Netzen zum Transport von elektrischer Energie durch gasisolierte Leitungen eine bessere Berücksichtigung des Umweltschutzes.

Es ist bekannt, dass Lasten wie etwa leerlaufende Transformatoren, die durch ein Verteilernetz versorgt sind, das seinerseits mit dem Transportnetz verbunden ist, Blindleistung verbrauchen. In den elektrischen Transportnetzen mit Luftleitungen, wie z. B. in dem Dokument DE-U-9 016 540 beschrieben, ist ein Leistungskondensator elektrisch mit dem Leiter der Leitung verbunden, um die von den Lasten verbrauchte Blindleistung zu kompensieren und so den Durchgang von Blindleistung in dem Netz zugunsten des Durchgangs von Wirkleistung zu verringern. Die Leistungskondensatoren bewirken eine bessere Nutzung der Transportkapazität des Netzes und begrenzen das Auftreten von elektrischen Spannungsinstabilitäten, wenn das Netz an seiner Kapazitätsgrenze betrieben wird.

Die elektrischen Luftleitungen haben ihrerseits ein schwach kapazitives Verhalten, so dass ihr Beitrag zur Bereitstellung von kapazitiver Blindleistung in dem Transportnetz im Vergleich zum Beitrag der Leistungskondensatoren begrenzt ist.

Im Gegensatz zu Luftleitungen haben die gasisolierten Leitungen den Vorteil, dass sie direkt kapazitive Blindleistung zu den Energietransportnetzen beitragen. Sie haben nämlich ein etwa viermal stärker kapazitives Verhalten als das einer Luftleitung. Zum Beispiel besitzt eine Luftleitung von 2.000 MW, die eine elektrische Spannung von 400.000 Volt (V) transportiert, eine längenbezogene Kapazität in der Größenordnung von 13.000 Picofarad pro Kilometer (pF/km), wohingegen bei einer gasisolierten Leitung unter den gleichen Leistungs- und Spannungsbedingungen die längenbezogene Kapazität 50.000 pf/km beträgt. In den in der Praxis häufigen Fällen, wo die von der gasisolierten Leitung gelieferte Blindleistung allein nicht ausreicht, um den Verbrauch an induktiver Blindleistung im Transportnetz zu kompensieren, ist es notwendig, einen Leistungskondensator anzuschließen.

Die Luftleitungen verwenden Leistungskondensatoren, die im allgemeinen in Form von Batterien vorliegen, die aus in Reihe von parallel geschalteten Einheitskondenstoren aufgebaut sind und die mit dem Transportnetz über einen Schalter verbunden sind. Ein Rahmen trägt die Batterien in einen solchen Abstand vom Boden, dass jede Gefahr eines Kurzschlusses in der Atmosphärenluft zwischen einer Batterie und dem Boden ausgeschlossen ist, insbesondere in dem Fall, wo das Netz eine Spannung in der Größenordnung von 400.000 V befördert. Die Unmöglichkeit, die Batterien am Boden anzubringen, und insbesondere, sie zu vergraben, führt zu einem Problem beim Anschließen eines Leistungskondensators an eine gasisolierte Leitung.

Ziel der Erfindung ist eine gasisolierte Leitung, die an einen Leistungskondensator so angeschlossen ist, dass ihr Platzbedarf und ihre Verwendbarkeit am Boden oder in vergrabenem Zustand nicht beeinträchtigt sind.

Gegenstand der Erfindung ist zu diesem Zweck eine gasisolierte Leitung für ein Netz zum Transport von elektrischer Energie nach Anspruch 1.

Das in der Kammer vorhandene dielektrische Gas bewirkt eine elektrische Isolation der letzteren in Bezug auf den Leistungskondensator. Auf diese Weise wird die elektrische Isolation der gasisolierten Leitung zwischen dem Leiter und der Hülle in der Kammer aufrecht erhalten, wo der Leistungskondensator und der Leiter elektrisch verbunden sind. Daher bleibt der Platzbedarf einer erfindungsgemäßen gasisolierten Leitung gering, und eine Verwendung am Erdboden oder eine unterirdische Verwendung sind nicht ausgeschlossen.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre von Ausführungsbeispielen der Erfindung, verdeutlicht durch die Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße gasisolierte Leitung, bei der der Leiter mit dem Leistungskondensator in Reihe verbunden ist.

Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße gasisolierte Leitung, bei der der Leiter mit dem Leistungskondensator parallel verbunden ist.

Fig. 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße dreiphasige gasisolierte Leitung in Explosionsdarstellung.

Fig. 4 zeigt schematisch im Schnitt einen Leistungskondensator gemäß der Erfindung.

In der Beschreibung trägt jedes Element in den verschiedenen Figuren, in denen es dargestellt ist, das gleiche Bezugszeichen.

Die Erfindung betrifft eine gasisolierte Leitung für ein Netz zum Transport von elektrischer Energie, mit einem Leiter, der im Inneren einer Hülle angeordnet ist, die mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllt ist. Eine solche Leitung wird z. B. realisiert durch ein Rohr aus Aluminium oder Stahl, das eine Hülle bildet, in deren Innerem ein Aluminiumstab angeordnet ist, der die Rolle eines Gleiters spielt. Wenn die Leitung dreiphasig ist, sind drei Stäbe dieser Art in dem Rohr angebracht. Der Durchmesser des Rohrs ist z. B. gleich 700 Millimeter (mm), und seine Dicke gleich 8 mm. Wie oben angegeben, ist das im Inneren des Rohrs vorhandene dielektrische Gas z. B. ein Gemisch von SF&sub6; - zwischen 2% und 6% - und N&sub2; unter einem Druck von 12 bar. Dabei ist zu betonen, dass das SF&sub6;, dessen Freisetzung in der Atmosphäre eine Zunahme des Treibhauseffekts bewirkt, in der gasisolierten Leitung zur Verbesserung des Umweltschutzes mit einem geringen Prozentsatz eingesetzt wird. Das Energietransportnetz, zu dem die gasisolierte Leitung gehört, ist z. B. ein sog. Hochspannungsnetz, d. h. ein Netz, das eine typischerweise zwischen 200.000 V und 400.000 V betragende Spannung transportiert.

Einer ersten Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist ein Leistungskondensator innerhalb einer mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllten Kammer angeordnet und fest mit der Hülle von zwei Leitungsabschnitten der gasisolierten Leitung verbunden, wobei er an dem Leiter in einer Reihenschaltung angeschlossen ist. In Fig. 1, wo diese Ausgestaltung dargestellt ist, erkennt man links einen ersten Abschnitt einer gasisolierten Leitung vom oben beschriebenen Typ, die einen in einer Hülle 3A angeordneten Leiter 1A umfasst. Genauso erkennt man rechts in der Figur einen zweiten Abschnitt der gasisolierten Leitung mit einem in einer Hülle 3B angeordneten Leiter 1B. Erster und zweiter Leiter 1A und 1B sind jeweils durch eine leitfähige Stange 1AC und durch ein Metallrohr 1BC verlängert, die in einer Zwischenkammer 3C von zylindrischer Form enthalten sind, die mit der ersten und der zweiten Hülle 3A, 3B über zwei Abzweigkugeln 3AS und 3BS fest verbunden ist. Das Metallrohr 1BC ist in der Zwischenkammer 3C durch drei identische isolierende Träger 71 so gehalten, dass es mit der leitfähigen Stange 1AC koaxial ist, die den ersten Leiter 1A verlängert. Die Zwischenkammer 3C sowie die Abzweigkugeln 3AS und 3BS sind mit einem gleichen dielektrischen Gas wie etwa dem oben beschriebenen gefüllt. Sie sind untereinander in herkömmlicher Weise mechanisch verbunden, wobei jede unabhängig von den anderen abgelegt sein kann, und bilden einen Zweig B1 der Reihenschaltung. Es ist vorgesehen, zwischen der ersten Hülle 3A und der Abzweigkugel 3AS sowie zwischen der Kugel 3BS und der zweiten Hülle 3B einen herkömmlichen und nicht dargestellten Trennschalter anzubringen, wobei die zwei Trennschalter im Bedarfsfall eine elektrische Trennung gewährleisten.

In Fig. 1 sieht man, dass der Leistungskondensator 5 durch eine Batterie von identischen Einheitskondensatoren 5A gebildet ist, die einen ringförmigen Querschnitt haben, um durch Einschieben/Aufstecken gleichzeitig um die leitfähige Stange 1AC, die den ersten Leiter 1A verlängert, und innerhalb des Metallrohrs 1BC montiert zu werden, das den zweiten Leiter 1B verlängert. Jeder Einheitskondensator 5A ist mit einer inneren kreisrunden Elektrode 51, die einen gleitenden elektrischen Kontakt mit der leitfähigen Stange 1AC herstellt, und einer äußeren kreisförmigen Elektrode 52 versehen, die einen gleitenden elektrischen Kontakt mit dem Metallrohr 1BC herstellt. Die innere und die äußere Elektrode jedes Einheitskondensators 5A ist jeweils an zwei isolierenden seitlichen Flanschen 53 und 54 befestigt, die den Innenraum des Kondensators luftdicht abschließen. Die identischen Einheitskondensatoren 5A sind durch Aufschieben zwischen der leitfähigen Stange 1AC und dem Metallrohr 1BC gestapelt, um eine Batterie von parallel geschalteten Kondensatoren zu bilden. Auf diese Weise ist die elektrische Gesamtkapazität der Batterie proportional zur Zahl der geschalteten Einheitskondensatoren 5A, die vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Menge an kapazitiver Blindleistung gewählt wird, die in dem Transportnetz zu kompensieren ist, zu dem die gasisolierte Leitung gehört. Ein nicht dargestelltes herkömmliches Mittel ist vorgesehen, um diese zwischen der leitfähigen Stange und dem Metallrohr gestapelten Einheitskondensatoren zu blockieren.

In dem Beispiel der Fig. 1 stellt der Leistungskondensator 5 eine elektrische Verbindung zwischen der leitfähigen Stange 1AC und dem Metallrohr 1BC her. Soweit dieser Leistungskondensator von dem gesamten von dem Zweig B1 der gasisolierten Leitung transportierten Strom durchflossen wird, ist die elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und diesem Kondensator vom Reihentyp.

Es ist vorgesehen, Fig. 1, die ersten und zweiten Leiter 1A bzw. 1B jeweils mit einem ersten bzw. zweiten Leiterabschnitt 2A und 2B zu verbinden, um eine Abzweigung B2 in Bezug auf den Zweig B1 zu bilden. Man erkennt in Fig. 1, dass der erste als Abzweig am ersten Leiter 1A montierte Abschnitt 2A innerhalb der Abzweigkugel 3AS, einer Verbindungskammer 3AD, einer Abzweigkugel 3DS und einer zweiten Zwischenkammer 3F verläuft, wo er durch eine leitfähige Stange 2DF verlängert ist. Genauso verläuft der als Abzweig am zweiten Leiter 1B montierte Abschnitt 2B innerhalb der Abzweigkugel 3B5, einer Verbindungskammer 3BE, einer Abzweigkugel 3ES und der zweiten Zwischenkammer 3F, wo er durch ein Metallrohr 2EF verlängert ist. Das Metallrohr 2EF ist in der Zwischenkammer 3F durch drei identische isolierende Träger 72 so gehalten, dass es koaxial zur leitfähigen Stange 2DF ist, die den ersten Abschnitt 2A verlängert. Die Verbindungskammern, die Abzweigkugeln und die Zwischenkammer des zweiten Zweiges B2 sind mit dem gleichen dielektrischen Gas gefüllt, wie die Elemente, die den ersten Zweig B1 bilden, um eine elektrische Isolation zu gewährleisten.

Die elektrische Leitung zwischen den ersten und zweiten Abzweigabschnitten 2A und 2B ist gewährleistet durch einen zweiten Leistungskondensator 5, der in der Zwischenkammer 3F zwischen der leitfähigen Stange 2DF und dem Metallrohr 2EF angebracht ist. Soweit dieser Leistungskondensator von dem gesamten von dem Zweig B2 der gasisolierten Leitung transportierten Strom durchflossen wird, ist die elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und diesem Kondensator vom Reihentyp.

Der Leistungskondensator 5 des zweiten Zweiges B2 ist aufgebaut aus Einheitskondensatoren 5A, die identisch mit denen sind, die den Leistungskondensator des ersten Zweiges B1 bilden. Die identischen Leistungskondensatoren 5A sind durch Aufstecken/Aufschieben zwischen der leitfähigen Stange 2DF und dem Metallrohr 2EF zu einer Batterie von parallel geschalteten Kondensatoren gestapelt. Der Leistungskondensator 5 des zweiten Zweiges B2 ist als Abzweig/Nebenschluss zum Leistungskondensator 5 des ersten Zweiges B1 montiert, um die Gesamtkapazität der zwei Batterien zu erhöhen, kapazitive Blindleistung an das Transportnetz zu liefern, in die die gasisolierte Leitung eingefügt ist. Die Verwendung des zweiten Zweiges B2 parallel zum ersten Zweig B1 erlaubt es, die Lange jedes der zwei Zweige zu verringern. Zum Beispiel hat ein Zweig B1 oder B2 eine typische Lange von 100 Meter. Es ist auch vorgesehen, einen dritten Zweig vom oben beschriebenen Typ im Nebenschluss zu diesen zu montieren, um die Gesamtkapazität der gasisolierten Leitung an kapazitiver Blindleistung weiter zu erhöhen.

Im Normalbetrieb unterteilt sich der von der gasisolierten Leitung transportierte Strom in zwei Stromstärken 11 und 12, die jeweils die Leiterabschnitte und den Leistungskondensator jedes der zwei Zweige B1 und B2 durchlaufen. Die Potentialdifferenz ist an den Klemmen der zwei Leistungskondensatoren 5 identisch und bestimmt die sog. Nennspannung jedes Kondensators. Art und Druck des in den Zwischenkammern, den Verbindungskammern und den diversen Abzweigkugeln enthaltenen dielektrischen Gases ist gewählt, um die Nennspannung zu halten.

Im Falle eines Kurzschlusses fuhrt eine Erhöhung des elektrischen Stroms zu einer Spannungsüberhöhung an den Leistungskondensatoren. Es ist vorgesehen, Varistoren anzubringen, die die Spannungserhöhung begrenzen und so die Leistungskondensatoren schützen. In Fig. 1 sind identische Varistoren 9 von zylindrischer Form, die in isolierenden Rohren untergebracht sind, um die leitfähige Stange 1AC in einer radialen Richtung montiert. Eine untere leitfähige Basis 91 verbindet jeden Varistor elektrisch mit der leitfähigen Stange 1AC und eine obere leitfähige Basis 92 mit dem Metallrohr 1BC, so dass ihre Schaltung parallel zu der der Einheitskondensatoren 5A des Leistungskondensators 5 ist.

Ein Schalter ist zwischen der leitfähigen Stange 1AC und der leitfähigen Stange 1B in der Zwischenkammer 3C angebracht und parallel zum Leistungskondensator geschaltet, um diesen kurz zu schließen und es so der gasisolierten Leitung zu ermöglichen, ohne den Kondensator zu arbeiten. In Fig. 1 umfasst ein Schalter 11 einen Kranz von Fingern 11B, getragen von einem isolierenden Rohr 11A, das mit der leitfähigen Stange 1AC über eine metallische Basis 11D fest verbunden ist. Ein Kupferleiter ist um das isolierende Rohr 11A zu einer Spule gewickelt, um eine mit dem Schalter 11 in Reihe geschaltete Induktivität 11E zu bilden, indem er die metallische Basis 11D und die Kontaktfinger 11B elektrisch verbindet. Ein Metallrohr 11C ist im Inneren des isolierenden Rohrs 11A angebracht. Es ist an einem Ende an der metallischen Basis 11D befestigt und tragt am gegenüberliegenden Ende einen Kranz von Kontaktfingern 11F. Ein rohrfähiger Kontakt 11G und ein zylindrischer Kontakt 11H sind koaxial zum isolierenden Rohr 11A und dem Metallrohr 11C über einen isolierenden Träger 11I angebracht und in Translation beweglich montiert, um jeweils an den Kontaktfingern 11B und den Kontaktfingern 11F zu gleiten. Die Kontaktfinger 11F sind in Bezug auf die Kontaktfinger 11B zurückspringend montiert, so dass beim Schließen des Schalters der Leistungskondensator 5 zunächst durch die in Reihe geschaltete Induktivität kurzgeschlossen wird, was es ermöglicht, den Entladestrom der Einheitskondensatoren 5A zu verringern. Dann bewirkt die Verbindung der Kontaktfinger 11F und des zylindrischen Kontakts 11H die Kurzschließung der Induktivität.

Es ist auch vorgesehen, den zweiten Zweig B2 mit einer gesteuerten Funkenstrecke auszustatten, um einen Schutz ergänzend zu dem der Varistoren zu bewirken.

Die Schaltung des Leistungskondensators in Reihe in Bezug auf die gasisolierte Leitung, wie in Fig. 1 gezeigt, betrifft eine einphasige Leitung. Die Erfindung betrifft aber auch eine mehrphasige gasisolierte Leitung. Im Fall eines Transports von elektrischer Energie durch dreiphasigen Strom ist vorgesehen, zwischen den zwei Abschnitten der gasisolierten Leitung 3 Paar von Zweigen identisch den in Fig. 1 beschriebenen Zweigen B1 und B2 anzuordnen, wobei jedes Paar in Reihe an die Abschnitte 1A und iß jedes einphasigen Leiters der gasisolierten Leitung angeschlossen ist.

Bei einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Leistungskondensator in einer Kammer untergebracht, die mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllt ist und mit der Hülle der gasisolierten Leitung fest verbunden ist, und ist dabei mit dem Leiter in einer Parallelschaltung elektrisch verbunden. In Fig. 2, wo diese Ausgestaltung dargestellt ist, erkennt man links eine einphasige gasisolierte Leitung vom zuvor beschriebenen Typ, die einen in einer Hülle 3A angeordneten Leiter 1A umfasst. Ein Leistungskondensator 5 ist in einer zylindrischen Metallkammer 3P angeordnet, die mit der Hülle 3A über, von rechts nach links in der Figur, eine Zwischenkammer 3R und einen Behälter 3T verbunden ist. Der Leiter 1A ist über in Reihe geschaltete und jeweils in den Zwischenelementen 3T und 3R angeordnete Leiterabschnitte 1T und 1R mit einer leitfähigen Stange 2AC verbunden, die in der Metallkammer 3P angeordnet ist, die den Leistungskondensator 5 enthält. Die Hülle 3A, die Metallkammer 3P und die Zwischenelemente 3T und 3R sind auf einem konstanten Nullpotential gehalten und sind mit einem dielektrischen Gas wie dem zuvor beschriebenen gefüllt, das ihre elektrische Isolation in Bezug auf die verschiedenen Leiterabschnitte, die sie enthalten, gewährleistet. Die mechanischen Verbindungen zwischen diesen Elementen sind in herkömmlicher Weise hergestellt, wobei jedes unabhängig von den anderen abgelegt sein kann.

In Fig. 2 sieht man, dass der Leistungskondensator 5 durch eine Batterie von identischen Einheitskondensatoren 5A gebildet ist, die einen ringförmigen Querschnitt haben, um durch Aufschieben/Aufstecken gleichzeitig um die leitfähige Stange 2AC, die den Leiter 1A verlängert, und in der Metallkammer 3P montiert zu werden. Die Einheitskondensatoren 5A sind identisch mit denen, die in der anhand von Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung beschrieben worden sind. Insbesondere ist jeder Einheitskondensator 5A mit einer ringförmigen inneren Elektrode 51, die einen gleitenden elektrischen Kontakt zu der Stange 2AC herstellt, und einer äußeren kreisförmigen Elektrode 52 versehen, die einen gleitenden elektrischen Kontakt zu der Metallkammer 3P herstellt. Die innere und äußere Elektrode jedes Einheitskondensators 5A sind an zwei seitlichen isolierenden Flanschen 53 und 54 befestigt, die den Innenraum des Kondensators dicht. Die identischen Einheitskondensatoren 5A sind durch Aufschieben zwischen der leitfähigen Stange 2AC und der Metallkammer 3P zu einer Batterie zu parallel geschalteten Kondensatoren gestapelt. Auf diese Weise ist die elektrische Gesamtkapazität der Batterie proportional zur Zahl von zugeordneten Einheitskondensatoren 5A, die vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Menge an kapazitiver Blindleistung gewählt wird, die in dem Transportnetz zu kompensieren ist, zu dem die gasisolierte Leitung gehört. Die Stapelung durch Aufschieben von Einheitskondensatoren wird durchgeführt, indem die Metallkammer 3P abgelegt wird, um leicht auf die Stange zu 2AC zuzugreifen. Es ist auch vorgesehen, die Einheitskondensatoren 5A zu stapeln, ohne die Metallkammer 3P abzulegen. So ist ein dichter Boden 30 abnehmbar montiert, um auf die Stange 2AC zuzugreifen. Drei identische Stäbe 40 sind mit Rädern 41 versehen und an der Innenwand der Metallkammer 3P rollend unter 120º über drei herkömmliche, nicht dargestellte Schienen montiert, um die Anbringung der Einheitskondensatoren 5A zu erleichtern. Ein nicht dargestelltes herkömmliches Mittel ist vorgesehen, um die in der Metallkammer 3P gestapelten Einheitskondensatoren zu blockieren. Die leitfähige Stange 2AC endet in einer abnehmbaren Kugel 20, die die elektrischen Kanteneffekte gegenüber dem Boden 30 der Metallkammer 3P verringert.

Bei dem Beispiel der Fig. 2 bewirkt der Leistungskondensator eine elektrische Verbindung zwischen der Stange 2AC, die auf dem gleichen Potential wie der Leiter 1A der gasisolierten Leitung ist, und der Metallkammer 3P, die auf dem gleichen Potential wie die Hülle 3A ist. Soweit der Kondensator der gesamten von der Leitung transportierten Hochspannung ausgesetzt ist, ist die Schaltung der Fig. 2 also vom parallelen Typ.

Die Zwischenkammer 3R zwischen der Metallkammer 3P und dem Behälter 3T ist durch zwei identische isolierende Kegel 60 verschlossen, die einerseits an der Zwischenkammer 3R und andererseits am Leiterabschnitt 1R befestigt sind, um Dichtigkeit gegenüber dem im Inneren vorhandenen dielektrischen Gas zu gewährleisten. Ein herkömmlicher und in Fig. 2 lediglich durch ein Schaltsymbol dargestellter Trennschalter 12 ist im Inneren der Zwischenkammer 3R angeordnet und mit dem im Behälter 3T angeordneten Leiterabschnitt 1T sowie mit dem Leistungskondensator 5 über den Leiterabschnitt 1R in Reihe geschaltet, um durch Öffnen des Trennschalters den Leistungskondensator 5 spannungsfrei machen zu können und so die gasisolierte Leitung ohne den Kondensator arbeiten zu lassen. Es ist auch vorgesehen, in der Zwischenkammer 3R eine parallel zum Leistungskondensator geschaltete Erdverbindung 70 anzubringen. Nach einem Öffnen des Trennschalters 12 entladen sich die Einheitskondensatoren 5A zum Nullpotential der Kammer 3R über die Erdverbindung 70. Anders als die oben beschriebene isolierte Leitung ist die Kammer 3R vorzugsweise mit reinem SF&sub6; unter einem Druck von ca. 5 bar gefüllt.

Der Behälter 3T ist einerseits gegen die Zwischenkammer 3R und andererseits gegen die Hülle 3A durch isolierende Kegel 60 abgeschlossen, die mit denen der Zwischenkammer 3R identisch sind. In dem Beispiel der Fig. 2 ist eine isolierende Traverse 3U aus Porzellan an einer Seite des Behälters 3T montiert, um einen Leiterabschnitt 1U zu isolieren, der mit dem Trennschalter 11 über einen in dem Behälter 3T enthaltenen Leiterabschnitt 1T und mit einer Luftleitung 80 über ein Ende der isolierenden Traverse 1U verbunden ist. Eine obere Basis 2U und eine untere ringförmige Basis 4U schließen die isolierende Traverse 1U in für das im Inneren vorhandene dielektrische Gas dichter Weise ab. Vorzugsweise sind der Behälter 3T und die isolierende Traverse 1U mit dem gleichen dielektrischen Gas wie die Zwischenkammer 3R und unter dem gleichen Druck gefüllt. In Fig. 2 erkennt man, dass der in der Traverse 3U angeordnete Leiterabschnitt 1U einen Netzknoten zwischen der Luftleitung und der gasisolierten Leitung bildet und mit dem Leistungskondensator in Reihe geschaltet ist. In der Praxis ist der Behälter 3T auf einem Träger am Boden montiert, so wie die Zwischenkammer 3R und die Metallkammer 3P. Der Abschnitt der gasisolierten Leitung, der mit dem Netzknoten verbunden ist, ist ebenfalls am Boden angebracht. Die gasisolierte Leitung setzt sich weiter am Boden oder unterirdisch fort. Zu beachten ist, dass es vorgesehen ist, den Leistungskondensator parallel zu der gasisolierten Leitung oder senkrecht zu dieser oder auch in einer Zwischenkonfiguration zu montieren, um eine besondere Konfiguration des Bodens zu berücksichtigen.

Die Schaltung des Leistungskondensators parallel zur gasisolierten Leitung, wie in Fig. 2 gezeigt, betrifft eine einphasige Leitung. Im Fall eines Transports von elektrischer Energie durch dreiphasigen Strom sind drei identische Leiter 1A, Fig. 3, in der Hülle 3A der gasisolierten Leitung angeordnet. Sie sind angeschlossen an drei identische Leiterabschnitte 15, die in der Abzweigkugel 3S angeordnet sind, die einen Abzweig jedes der drei Leiterabschnitte zu einem Leistungskondensator gewährleistet, der in einer Metallkammer 3P enthalten ist, die mit einer Zwischenkammer 3R und einem Behälter 3T in einer Anordnung, wie in Fig. 2 für eine einphasige gasisolierte Leitung beschrieben, verbunden ist. Das Beispiel der Fig. 3 zeigt den Fall, wo die drei Leistungskondensatoren in Bezug auf einen Netzknoten zwischen der dreiphasigen gasisolierten Leitung und drei Phasen einer herkömmlichen Luftleitung 80 parallel geschaltet sind. Jeder Behälter 3T trägt eine Traverse 3U, in deren Innerem sich ein Leiterabschnitt 1U befindet, der einzeln an die drei in der Abzweigkugel 3S vorhandenen Abschnitte 15 über die Verbindungskammer 3V angeschlossen ist. Die Abzweigkugel 3S ist gegenüber der Hülle 3A durch eine dichte Wand 61 und gegenüber den drei Verbindungskammern 3V durch drei isolierende Kegel 60 vom Typ der in Fig. 2 beschriebenen so abgeschlossen, dass die Abzweigkugel und diese Kammern dicht für das druckbeaufschlagte dielektrische Gas sind, das sie enthalten, und das zum Beispiel SF&sub6; mit einem Druck von ca. 5 bar ist.

In Fig. 4 ist im radialen Schnitt ein ringförmiger Einheitskondensator 5A dargestellt, der um eine leitfähige Stange 55 vom Typ der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Stangen 1AC, 2DF oder 2AC gestapelt ist. Ein Kondensatorelement 100 umfasst zwei identische Metallstreifen 101, die durch einen isolierenden Film 102 getrennt sind. Vorzugsweise besitzt der isolierende Film 102 eine größere Breite als der Metallstreifen 101, was eine bessere Leckleitungsisolation bewirkt. Ein Kondensatorelement 100 besitzt typischerweise eine Länge von mehreren Metern. Ein erstes Kondensatorelement 100 ist um die innere Elektrode 51 gewickelt, um einen elektrischen Kontakt 56 herzustellen. Ein zweites identisches Kondensatorelement 100 ist um die Elektrode 51 über das erste Element 100 gewickelt, usw. bis zu einem letzten Kondensatorelement 100, das in elektrischem Kontakt 57 mit der kreisförmigen äußeren Elektrode 52 steht. Die aufgewickelten Kondensatorelemente sind miteinander der Reihe nach durch Metallfolien 103 verbunden, um eine Reihenschaltung von Kondensatoren zu bilden, die in der Lage ist, eine so hohe Spannung auszuhalten, wie sie von der gasisolierten Leitung transportiert wird. Das Innenvolumen eines durch die zwei isolierenden Flansche 53 und 54 dicht verschlossenen Kondensators ist mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas SF&sub6; gefüllt, um die dielektrische Festigkeit des Kondensators zu erhöhen. Es ist auch vorgesehen, den Innenraum des Kondensators 5A mit Öl, etwa Rizinusöl, zu füllen.


Anspruch[de]

1. Gasisolierte Leitung für ein Netz zum Transport von elektrischer Energie, mit einem Leiter (1A; 1B), der im Innern einer Hülle (3A, 3B) angeordnet ist, die mit einem druckbeaufschlagten Gas gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungskondensator (5), der zum Liefern von Blindenergie in das Netz eingerichtet ist, in einer mit der Hülle (3A, 3B) fest verbundenen Kammer (3C, 3P) von zylindrischer Form angeordnet ist, die mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllt ist und eine leitfähige Stange (1AC, 2AC), die zum Leiter (1A; 1B) koaxial und mit diesem über einen Schalter (11, 12) verbunden ist, enthält, wobei dieser Leistungskondensator wenigstens einen einheitlichen Kondensator (SA) von ringförmigem Querschnitt umfasst, der um die leitfähige Stange (1AC, 2AC) herum montiert und mit der leitfähigen Stange über eine innere Elektrode (51) und mit einem zu der leitfähigen Stange koaxialen metallischen Rohr (1BC, 3P) über einer äußeren Elektrode (52) in elektrischem Kontakt ist, wobei das Rohr angeschlossen ist, um die Einspeisung von Blindenergie von dem Leistungskondensator (5) zu ermöglichen.

2. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 1, bei der die innere (51) und äußere Elektrode (52) einen gleitenden Kontakt mit der leitfähigen Stange (1AC, 2AC) bzw. dem metallischen Rohr (1BC, 3P) bilden.

3. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Leistungskondensator parallel mit dem Leiter (1A) montiert ist, wobei das metallische Rohr (3P) die Kammer bildet.

4. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Leistungskondensator in Reihe mit dem Leiter (1A) montiert ist und das metallische Rohr (1BC) in der Kammer (3C) angeordnet ist.

5. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 3, bei der die Kammer (3P) mit der Hülle (3A) über eine zweite Kammer (3R) verbunden ist, die mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllt ist und einen in Reihe mit dem Leistungskondensator (5) montierten Schutzschalter (12) enthält.

6. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 5, bei der eine Erdung (70) mit der zweiten Kammer (3R) verbunden und parallel zum Leistungskondensator (5) montiert ist.

7. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die zweite Kammer (3R) mit der Hülle (3A) über einen Behälter (3T) verbunden ist, der mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllt ist und einen in Reihe mit dem Schalter (11) montierten Leiterabschnitt (1T) enthält.

8. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 7, bei der sich über dem Behälter (3T) eine isolierende Traverse (3U) befindet, die mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllt ist und einen in Reihe mit dem Schalter (11) und einer von der isolierenden Traverse (3U) unterstützten Luftleitung (80) montierten Leiterabschnitt (1U) enthält.

9. Gasisolierte Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Leistungskondensator (5) parallel oder senkrecht in Bezug auf die gasisolierte Leitung oder in einer Zwischenrichtung zwischen Parallel und Senkrecht montiert ist.

10. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 3, bei der eine leitfähige Stange (11AC) mit dem Leiter (1A) eines ersten Abschnitts der gasisolierten Leitung verbunden ist und ein metallisches Rohr (1BC) mit dem Leiter (1B) eines zweiten Abschnitts der Leitung verbunden ist, wobei die leitfähige Stange (1AC) und das metallische Rohr (1BC) in der Kammer (3C) von zylindrischer Form angeordnet sind, die mit der Hülle (3A, 3B) der zwei Leitungsabschnitte verbunden ist.

11. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 10, bei der ein Varistor (9) zwischen der leitfähigen Stange (1AC) und dem metallischen Rohr (1BC) angeordnet und parallel zum Leistungskondensator (5) montiert ist.

12. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 10 oder 11, bei der ein Schalter (11) zwischen der leitfähigen Stange (1AC) und dem Leiter (1B) angeordnet und parallel zum Leistungskondensator (5) montiert ist.

13. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 12, bei der der Schalter (11) eine in Reihe geschaltete Induktivität und zwei Kontakte (11G, 11H) umfasst, die in Bezug auf zwei Kontaktfingerkränze (11F, 11B) beweglich sind, die in Bezug auf den Schalter (11) fest sind und von denen der eine (11F) in Bezug auf den anderen (11B) zurückspringend montiert ist.

14. Gasisolierte Leitung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der ein zweiter Leistungskondensator (5) in einer zweiten mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllten Kammer (3F) montiert ist, die mit der ersten Kammer (3C) verbunden ist, in der der erste Leistungskondensator (5) angeordnet ist, und die zwei Leistungskondensatoren im Nebenschluss zueinander montiert sind.

15. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 1, bei der der Leistungskondensator (5) mehrere identische einheitliche Kondensatoren (5A) umfasst, die um die leitfähige Stange (1AC, 2AC) zu einer Batterie von solchen parallel assoziierten einheitlichen Kondensatoren gestapelt sind.

16. Gasisolierte Leitung nach einem der Ansprüche 1 oder 15, bei der jeder einheitliche Kondensator (5A) Kondensatorelemente (100) umfasst, die um die innere Elektrode (51) bis hin zur äußeren Elektrode (52) gewickelt und untereinander durch Metallfolien (103) nacheinander in Reihe verbunden sind.

17. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 16, bei der die innere Elektrode (51) und die äußere Elektrode (52) durch zwei dicht montierte seitliche isolierende Flansche (53, 54) gehalten sind.

18. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 17, bei der jeder einheitliche Kondensator (5) mit einem druckbeaufschlagten dielektrischen Gas gefüllt ist.

19. Gasisolierte Leitung nach Anspruch 17, bei der jeder einheitliche Kondensator (5A) mit einem Öl gefüllt ist.

20. Anwendung der gasisolierten Leitung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche zum Transport von einphasiger oder dreiphasiger elektrischer Energie.







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