РАЗЪЕМНЫЕ ПЕРВИЧНЫЕ СИЛОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ МОДУЛЕЙ ГАЗОИЗОЛИРОВАННОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2015 года по МПК H02B13/00 

Предложенное изобретение относится к разъемным первичным силовым соединениям двух модулей газоизолированного высоковольтного распределительного устройства, также называемого GIS. Из названия следует, что речь идет об электрическом соединении между двумя первичными проводниками двух связанных друг с другом GIS-модулей, у которых первичные проводники каждой фазы находятся под одним и тем же электрическим потенциалом.

При первом широко распространенном типе газоизолированных высоковольтных распределительных устройств первичные силовые соединения двух примыкающих друг к другу GIS-узлов, также называемых GIS-модулями, соединены в области фланца каждого корпуса GIS-узлов друг с другом посредством винтового соединения. При этом фланцы корпусов прижаты друг к другу, и размещенное между ними уплотнение сжато таким образом, что переход между обоими корпусами GIS-узлов уплотнен газонепроницаемым образом. Понятно, что монтаж, а также демонтаж подобных GIS-модулей является сравнительно трудоемким.

При втором типе высоковольтных распределительных устройств известные соединительные модули, как, например, сенсор напряжения, отлиты в изоляторе из твердого диэлектрика и через штекерный контакт могут соединяться с первичным проводником GIS-модуля. К сожалению, изолятор из твердого диэлектрика вносит заметный вклад в общую массу соединительного модуля. Представитель такого типа описан, например, в DE 4445082 С1.

При третьем типе газоизолированных высоковольтных распределительных устройств электрическое соединение первичных проводников двух GIS-модулей осуществляется через сухое штекерное контактное соединение. Представитель такого типа описан, например, в DE 4312617 А1. К сожалению, такие сухие штекерные контактные соединения могут использоваться только для сравнительно низких давлений газа, которые лежат немного выше атмосферного давления.

На основе возрастающего спроса на меньшие, но все же производительные GIS для высоковольтных распределительных устройств, компактности GIS придается решающее значение.

Если от GIS, например, требуются более высокие электрические мощности при том же защитном газе и той же функциональной структуре и при тех же материалах, это, как правило, негативно влияет на размеры GIS, так как GIS ввиду увеличенного поперечника корпуса может быть реализован с меньшей компактностью.

Задачей настоящего изобретения является создать газоизолированное высоковольтное распределительное устройство с улучшенным соединением двух смежных GIS-модулей.

Эта задача решается согласно сущности изобретения по пункту 1 формулы изобретения. В базовой форме выполнения газоизолированное высоковольтное распределительное устройство имеет первый модуль и второй модуль, причем эти модули содержат соответственно выполненную в виде резервуара высокого давления газовую полость по меньшей мере с двумя фазными проводниками. Газовая полость заполнена изолирующим газом таким образом, что по меньшей мере два фазных проводника в соответствующем модуле размещены электрически изолированно. Первый модуль таким образом связан со вторым модулем, что первая газовая полость и вторая газовая полость отделены одна от другой гидравлически посредством изолирующего тела, и что фазные проводники в первом модуле электрически соединены с фазными проводниками одинакового электрического потенциала второго модуля. Обе газовые полости на каждый фазный проводник имеют соответствующее соединительное отверстие, которое окружает соответствующий фазный проводник и выходит во фланцеобразный переходный участок. В любом случае каждое соединительное отверстие со стороны корпуса служит для отдельного позиционирования единственного первичного фазного вывода. Под термином «однофазный изолятор» понимается электрический изолятор, через который проводится только один номинальный проводник (одна первичная фаза). Кроме того, фланцеобразный переходный участок первого модуля механически разъемно соединен с фланцеобразным переходным участком второго модуля. По меньшей мере два фазных проводника в первом модуле электрически соединены по меньшей мере с двумя фазным проводниками того же электрического потенциала во втором модуле через разъемное штекерное соединение. При этом две газовые полости посредством изолирующего тела штекерных соединений отделены друг от друга. При этом штекерное соединение состоит из по меньшей мере двух частей и включает в себя в базовом исполнении гнездовой элемент и соединяемый с ним контактный штифт.

Иначе говоря, первый и второй модули содержат соответственно на каждый фазный проводник соответствующее соединительное отверстие со стороны корпуса для отдельного позиционирования соответствующего фазного проводника (номинального проводника электрического потенциала) распределительного устройства. Понятие «отдельное позиционирование» означает, что фазный проводник на переходе (интерфейсе), то есть разъемном штекерном соединении, проводится через однофазный изолятор. Под термином «однофазный» изолятор понимается электрический изолятор, через который проводится только один номинальный проводник.

Если в случае трехфазного распределительного устройства соединительные отверстия по поверхности размещены в общей плоскости отверстий, то тем самым достижимо особенно предпочтительное, разностороннее применение интерфейса с разъемными штекерными соединениями.

Перед монтажом штекерных соединений соединительные отверстия каждого модуля образуют соответственно отдельный доступ в соответствующую газовую полость извне соответствующего корпуса.

Базовая форма выполнения объединяет по сравнению с вышеупомянутыми известными электрическими соединениями между двумя первичными проводниками двух связанных друг с другом GIS-модулей преимущества штекерного контактного соединения для передачи мощности и винтового фланцевого соединения для механического соединения двух смежных модулей в одном интерфейсе (переходном устройстве) между модулями.

Если фланцеобразные переходные участки обоих модулей отстоят от главной камеры корпуса, так что они по меньшей мере частично доступны со стороны, противолежащей контактной плоскости обоих фланцеобразных переходных участков, то оба фланцеобразных переходных участка могут быть сжаты по типу хомута, например, с помощью стяжного хомута.

В зависимости от формы выполнения газоизолированного высоковольтного распределительного устройства охватывающие и/или охватываемые части штекерного контакта разъемного штекерного соединения перед монтажом обоих модулей удерживаются друг на друге изнутри главной камеры газовой полости во фланцеобразных переходных участках с помощью разъемного фиксирующего устройства, например зажимного кольца или фиксирующего кольца для валов по стандарту DIN 472 (кольцо Зегера (упорное кольцо, исключающее осевое перемещение) или тому подобное) в их предполагаемом положении в соответствующем соединительном отверстии. Подобная форма выполнения является предпочтительной, так как обеспечивает возможность связывания двух смежных модулей без поперечных монтажных модулей. В зависимости от выполнения держателей охватывающих и/или охватываемых частей штекерного контакта разъемного штекерного соединения подобная конфигурация интерфейса обеспечивает возможность демонтажа модуля, например панели распределительного щита, без откачки изолирующего газа смежного(ых) модуля(ей). Далее преимущества иллюстрируются на основе примера, в котором модуль А, который соединен с модулем В, должен быть демонтирован из газоизолированной подстанции. После откачки изолирующего газа из газовой полости модуля А через сервисную крышку корпуса - и если требуется демонтажа или частичного демонтажа участков номинального проводника внутри газовой полости - фиксирующее кольцо для валов по DIN 472 расфиксируется, и, например, охватывающая и/или охватываемая часть штекерного контакта разъемного штекерного соединения демонтируется через газовую полость соответствующего модуля. Аналогичным образом осуществляется демонтаж в случае, где разъемное штекерное соединение образовано из двух охватывающих частей штекерного контакта, которые электрически соединены друг с другом посредством штифтового контакта.

В зависимости от формы выполнения штекерное соединение выполнено как сухое штекерное контактное соединение. Если штекерное соединение выполнено как сухое штекерное контактное соединение, это обеспечивает возможность подключения высоковольтного измерительного блока к смежному модулю (подключаемому модулю), не требуя манипулирования изолирующим газом, например откачки газового объема высоковольтного измерительного блока или смежного модуля. Как следствие, эта форма выполнения обеспечивает возможность экономичного ремонта и (повторного) ввода в эксплуатацию. Под термином «сухое штекерное соединение» понимается электрически изолирующее штекерное соединение, которое обеспечивает высоковольтную изоляцию в окружающей воздушной среде. В процессе связывания пластичный изоляционный материал вытесняет воздух окружающей среды в значительной степени из штекерного соединения.

Если газовые полости модулей представляют собой резервуары высокого давления, которые рассчитаны для работы при номинальном давлении по меньшей мере 2 бар в соответствующей газовой полости, тем самым могут быть реализованы GIS высоковольтные модули. Подобные модули для применения на напряжения более 500 кВ содержат заполнение изолирующим газом в виде SF6 с рабочим давлением 5 бар.

Если по меньшей мере два штекерных соединения продолжаются по меньшей мере у фланцеобразного переходного участка, с параллельным расположением друг к другу в первой плоскости, то тем самым могут быть реализованы характеризуемые многообразием применения модульные соединения.

Если фланцеобразные переходные участки одновременно предусмотрены в качестве плоскости для размещения для промежуточного хранения модуля как во время монтажа, то является предпочтительным, если по меньшей мере фланцеобразные переходные участки первого модуля размещены во второй плоскости. Вторая плоскость размещена поперек по отношению к первой плоскости, в особенности под прямым углом к первой плоскости. Те самым соответствующие центры соединительных отверстий лежат на общей первой прямой. Другое преимущество этой формы выполнения заключается в расширенной разносторонней применимости модулей, которые обеспечивают оптимальную модульность.

В одной форме выполнения переходные участки по меньшей мере двух соединительных отверстий одного и того же модуля соответственно по меньшей мере частично интегрированы в один общий переходной участок. Это позволяет, например, осуществлять упрощенную обработку соединительных плоскостей после отливки корпуса в соединении с типично улучшенным точным соблюдением формы и массы.

В зависимости от требований к модулям переходные участки по меньшей мере двух соединительных отверстий одного и того же модуля соответственно по меньшей мере частично интегрированы в участок стенки со стороны стенки соответствующего модуля. Эта мера позволяет, например, реализовать упрощенную форму корпуса, за счет чего могут быть получены экономические преимущества.

В одной форме выполнения газоизолированных высоковольтных модулей первый модуль и второй модуль имеют по меньшей мере по три фазных проводника. При этом по меньшей мере три штекерных контакта размещены с удалением на регулярный интервал один от другого, что обеспечивает возможность разностороннего применения, например монтаж с поворотом на 180 градусов относительно смежного соединительного модуля (например, второго модуля).

В зависимости от формы выполнения штекерного соединения оно содержит по меньшей мере один штекерный контакт с первым гнездовым элементом и вторым гнездовым элементом. В нормальном режиме работы двух смежных модулей эти гнездовые элементы через контактный элемент электрически соединены друг с другом. Предпочтительным образом при этом первый гнездовой элемент закреплен на переходном участке первого модуля, а второй гнездовой элемент закреплен на переходном участке второго модуля.

В альтернативной форме выполнения штекерного соединения оно содержит на каждый проводник/фазу по одному охватывающему и одному охватываемому соединительному элементу. Так, например, штекерное соединение имеет гнездовой элемент и электрически соединяемый с ним, или связанный, контактный элемент, причем первый гнездовой элемент закреплен на переходном участке первого модуля, а контактный элемент закреплен на переходном участке второго модуля.

С помощью одной формы выполнения трехфазного герметизированного первого и второго модуля достижимо кодирование монтажной позиции первого модуля с вторым модулем, если, например, две фазы R, S первого модуля имеют гнездовые элементы, а фаза Т - штифтовой контакт в качестве штекерных контактных выводов, в то время как соответствующие фазы R, S второго модуля выполнены как штифтовые контакты, а третья фаза Т второго модуля выполнена как гнездовой элемент. При подобной конфигурации возможно гарантировать защищенный от неумелого обращения монтаж первого модуля на втором модуле, даже если монтаж должен был бы выполняться неквалифицированным персоналом.

В базовой форме выполнения фланцеобразных переходных участков переходные участки первого модуля и переходные участки второго модуля для механического соединения двух модулей имеют возможность соединения или соединены соответственно с помощью по меньшей мере одного винтового соединения.

В альтернативном механическом соединении двух модулей переходные участки первого модуля и переходные участки второго модуля соответственно имеют возможность соединения с помощью по меньшей мере одного клеммового (зажимного) соединения. При этом по меньшей мере одно зажимное соединение охватывает переходные участки по меньшей мере на участках со стороны периферии.

В зависимости от требований к штекерному контактному соединению и удобству обслуживания изолирующее тело выполнено составным и включает в себя на каждую фазу по меньшей мере один чашеобразный изоляционный элемент и взаимодействующий герметизирующим образом с чашеобразным изоляционным элементом, например, цилиндрический изоляционный элемент, который поперечно охватывает, по меньшей мере на участках, контактный элемент, продолжающийся между гнездовым элементами, также выполненными чашеобразно. Если требуется, чашеобразный изоляционный элемент на своем конце, обращенном к фланцеобразному переходному элементу, механически усилен. При этом этот конец чашеобразного изоляционного элемента имеет, например, упрочнения из пластика, армированного волокном, и/или металла. Цилиндрический изоляционный элемент образует собственно сухое штекерное соединение и прижимается к чашеобразному изоляционному элементу и вмещающей его геометрии. При высоковольтном применении цилиндрический изоляционный элемент представляет собой высоковольтный изолятор из пластичного изоляционного материала, такого как силикон. Пластичная масса изоляционного материала изоляционного элемента служит тому, чтобы реализовать электрическую изоляцию по отношению к воздуху и при смыкании штекерного контактного соединения вытеснять воздух, имеющийся, например, в гнездовых элементах, таким образом, чтобы реализовать пластичную массу изоляционного материала на контактном элементе и на чашеобразном изоляционном элементе гнездового(ых) элемента(ов). Это особенно требуется при использовании в газоизолированном высоковольтном распределительном устройстве. Тем самым штекерное соединение выполняется как сухое штекерное соединение.

Если гнездовой элемент и/или чашеобразный изоляционный элемент соответственно согласованы, то может быть реализована конфигурация продолжающегося в направлении штекерных соединений, или оси стыковки, электрода управления полем при изолирующем теле. При этом также возможны формы выполнения, при которых по меньшей мере один электрод управления полем по меньшей мере частично интегрирован с или в изолирующее тело.

В качестве альтернативы этому также возможно, что по меньшей мере один электрод управления полем сформирован как вставной элемент, который перед соединением первого GIS-модуля со вторым GIS-модулем вставлен в чашеобразный изоляционный элемент и/или может вставляться в цилиндрический изоляционный элемент.

Преимущества и эффекты, упомянутые в связи с GIS-модулями, также справедливы по смыслу для газоизолированного распределительного устройства по меньшей мере с двумя GIS-модулями, контактирующими друг с другом через штекерное соединение.

На чертежах лишь схематично показаны примеры выполнения изобретения, при этом показано следующее:

фиг.1 - продольное сечение первой формы выполнения двух трехфазных герметизированных HV-GIS-модулей в отсоединенном состоянии;

фиг.2 - продольное сечение второй формы выполнения двух трехфазных герметизированных HV-GIS-модулей в отсоединенном состоянии;

фиг.3 - трехмерный вид третьей формы выполнения двух трехфазных герметизированных HV-GIS-модулей в отсоединенном состоянии;

фиг.4 - первый вариант штекерного соединения в изображении с разнесением элементов продольного сечения согласно третьей форме выполнения в сочлененном состоянии вдоль плоскости сечения IV-IV на фиг.3;

фиг.5 - второй вариант штекерного соединения в изображении с разнесением элементов продольного сечения аналогично первой форме выполнения в сочлененном состоянии вдоль плоскости сечения IV-IV на фиг.3;

фиг.6 - вид показанного на фиг.5 фланцеобразного переходного участка первого модуля в направлении Х соответственно стрелкам VI-VI;

фиг.7 - третий вариант штекерного соединения в изображении с разнесением элементов продольного сечения аналогично второй форме выполнения в сочлененном состоянии вдоль плоскости сечения IV-IV на фиг.3;

фиг.8 - вид показанного на фиг.7 фланцеобразного переходного участка первого модуля в направлении Х соответственно стрелкам VI-VI;

фиг.9 - четвертый вариант штекерного соединения в изображении с разнесением элементов продольного сечения согласно второй форме выполнения в сочлененном состоянии вдоль плоскости сечения IV-IV на фиг.3;

фиг.10 - вид показанного на фиг.9 фланцеобразного переходного участка первого модуля в направлении Х соответственно стрелкам VI-VI;

фиг.11 - трехмерный вид альтернативного HV-GIS-модуля в отсоединенном состоянии и

фиг.12 - упрощенно представленное локальное поперечное сечение модуля по фиг.11 вдоль плоскости сечения XII-XII на фиг.11.

Продольное сечение первой формы выполнения двух трехфазных герметизированных HV-GIS-модулей в отсоединенном состоянии на фиг.1 показывает для примера первый GIS-модуль 1, который может соединяться с вторым модулем 2. Первый модуль 1 является, например, преобразователем напряжения, в то время как второй модуль 2, который показан только в его зоне подсоединения, является, например, соединительным модулем в газоизолированной панели (камере) распределительного устройства. Оба модуля имеют соответственно корпус 3, 4. Корпус 4 охватывает три вывода номинальных проводников (фазных проводников) 5, 6, 7, которые продолжаются в направлении Х. Корпус 3 также охватывает три соответствующих вывода номинальных проводников (фазных проводников) 8, 9, 10, которые соединены с соответствующими измерительными преобразователями 11. Фазные проводники 5, 6, 7 первого модуля электрически могут соединяться с фазными проводниками 8, 9, 10 второго модуля 2 через соответствующее штекерное соединение 12 на каждую фазу. Электрическое соединение фазных проводников 5, 6, 7 первого модуля с фазными проводниками 8, 9, 10 второго модуля 2 осуществляется исключительно через штекерные соединения 12. В показанной на фиг.1 форме выполнения модулей 1, 2 все фазные проводники на концах имеют соответствующий гнездовой элемент 13. В базовом варианте изолирующий участок гнездового элемента 13 выполнен из литой смолы, в то время как проводящее металлическое гнездо 41 штекера служит в качестве вывода номинального проводника гнездового элемента 13. В зависимости от требований вместо литой смолы могут использоваться другие подходящие материалы. Соответствующие два гнездовых элемента 13 фазы, например R, S, T, при монтаже двух модулей 1, 2 друг с другом электрически соединяются между собой через проводящий контактный элемент 14.

На фиг.1 для лучшей наглядности первый модуль 1 и второй модуль 2 показаны во время их монтажа одного на другом.

Как следует из показанных на фиг.1 позиций контактного элемента 14, последний в зависимости от требований монтажа соотнесен либо с первым модулем (фаза слева), либо ни с каким модулем (фаза в центре), либо со вторым модулем (фаза справа). На практике в этой форме выполнения рекомендуется, однако, регулярное соотнесение контактных элементов для всех трех фаз.

Корпуса 3, 4 ограничивают соответствующую газовую полость 15, 16 каждого модуля 1, 2 и переходят на каждый фазный проводник в соответствующее соединительное отверстие 17, 18 стороны корпуса, которое охватывает соответствующий фазный проводник и включается во фланцеобразный переходной участок 19, 20.

Оба фланцеобразных переходных участка 19, 20 могут механически соединяться друг с другом, например с помощью схематично показанного винтового соединения 22. Уплотнение со стороны фланца газовых полостей 15, 16 осуществляется через изоляционные участки гнездовых элементов 13, которые при работе гарантируют одновременно электрическую изоляцию фазного проводника относительно массы, т.е. корпусов 3, 4.

Кроме того, из фиг.1 следует, что гнездовые элементы 13 все размещены в пределах контурной линии, проходящей во второй плоскости 33. При совместном рассмотрении с фиг.3 видно, что вторая плоскость 33 представляет собой наилучшим образом опорную плоскость как промежуточную опору GIS-модуля, например, во время монтажа. К тому же в этом варианте выводы первичных проводников или части штекерного контакта сравнительно хорошо защищены от внешних мешающих влияний, таких как удары и тому подобное.

На фиг.2 показана вторая форма выполнения двух трехфазных герметизированных HV-GIS-модулей в отсоединенном состоянии подобно фиг.1. Ввиду этого подобия далее будут рассматриваться только отличия от фиг.1. Одинаковые или подобным образом действующие элементы обозначены теми же ссылочными позициями. Фланцеобразные переходные участки 19, 20 корпусов 3, 4 модулей 1а, 2а имеют, вновь на каждую фазу, по одному соединительному отверстию 17, 18 стороны корпуса в области подсоединения соответствующих модулей. Вместо гнездовых элементов 13 только два фазных вывода первого модуля имеют в качестве части соответствующих штекерных соединений 12 контактный штифт 25 как охватываемую часть, а также контактное гнездо в качестве охватывающего контактного элемента. Соответственно этому два фазных вывода второго модуля имеют в качестве части соответствующих штекерных соединений 12 контактное гнездо 25 как охватывающую часть, а также одна фаза - контактный штифт 25 в качестве охватываемой части контактного элемента.

Само собой разумеется, что различным образом сформированные элементы 13, 25 требуют различных изоляторов для электрической изоляции первичных частей относительно массы (корпуса). Выполненное составным изоляционное тело 26 включает в себя, на каждую фазу, чашеобразный изоляционный элемент 27, в то время как контактный штифт 25 фазного проводника 8, 7 в базовой форме выполнения имеет, например, только изоляционную гильзу 28. Как чашеобразный изоляционный элемент 27, так и изоляционная гильза 28 образуют газонепроницаемые, жесткие соединения электрических изоляторов относительно соответствующих корпусов 3, 4 в зоне фланцеобразных переходных участков 19, 20. Иными словами, изоляционная гильза 28 и чашеобразный изоляционный элемент 27 совместно образуют изоляционное тело 26 первого модуля 1.

Из фиг.2 следует, что три упрощенно показанные штрих-пунктирной линией фазных проводника, которые проходят в направлении Х, проходят под прямым углом к второй плоскости 33, которая образована контактными плоскостями фланцеобразных переходных участков. При этом соединительные отверстия 17, 18 стороны корпуса размещены с регулярным разнесением 34 относительно друг друга.

Фиг.2 наглядно представляет возможность кодирования или определенную этим монтажную позицию первого модуля 1а на втором модуле 2а.

Показанный на фиг.3 трехмерный вид третьей формы выполнения двух трехфазных герметизированных HV-GIS-модулей в отсоединенном состоянии отличается от первой формы выполнения различным креплением гнездовых элементов 13. Ввиду этого подобия далее будут рассматриваться только отличия от фиг.1. Одинаковые или подобным образом действующие элементы обозначены теми же ссылочными позициями.

Из фиг.3 при совместном рассмотрении с фиг.4 следует первый вариант штекерного соединения, в котором гнездовые элементы 13 посредством разъемного фиксирующего устройства, например, зажимного кольца 30 удерживаются в зоне фланцеобразных переходных участков или на участке стенки трубчатой формы главной камеры 31 газовой полости 15, 16 с фланцеобразным переходным участком 19, 20 участка 32 корпуса. При демонтаже первого модуля из распределительной панели подстанции номинальное контактное соединение может демонтироваться через (на фиг.3 не показанную или уже удаленную) сервисную крышку корпуса 3. При этом зажимное кольцо 30 поднимается из своего паза в гнездовом элементе 13, и затем охватывающая или охватываемая часть штекерного контакта разъемного штекерного соединения 12 удаляется через газовую полость 15 первого модуля 1b. В этой форме выполнения гнездовой элемент 13 на своем обращенном к фланцеобразному переходному участку 19 конце выполнен по меньшей мере частично как зажимной фланец 23. Соответственно этому стенка корпуса или фланцеобразный переходный участок в зоне соединительного отверстия 17 со стороны корпуса имеет позиционирующий контур, например, комплементарной формы для позиционирования зажимного фланца 23.

Монтаж или восстановление номинального контактного соединения осуществляется в обратной последовательности.

Из фиг.3 следует, что три упрощенно показанные штрих-пунктирной линией фазных проводника, которые проходят в направлении Х, размещены в первой плоскости 24. Эта первая плоскость 24 проходит под прямым углом к второй плоскости 33 в направлении Z и в направлении Х, причем вторая плоскость 33 образована контактной плоскостью фланцеобразных переходных участков. При этом соединительные отверстия 17, 18 со стороны корпуса вдоль прямой 29, проходящей под прямым углом к направлению Х вставки, размещены с регулярным интервалом 34 относительно друг друга.

Из фиг.3, при совместном рассмотрении с фиг.5 и фиг.6, следует второй вариант штекерного соединения. Фиг.6 соответствует виду модуля 1 соответственно показанной на фиг.3 линии VI-VI сечения. Ввиду подобия форм выполнения далее будут рассматриваться только отличия от фиг.4. Одинаковые или подобным образом действующие элементы вновь обозначены теми же ссылочными позициями.

Показаны крепления трех расположенных рядом или друг над другом вдоль линии 29, выполненных как штекерные гнезда гнездовых элементов 13 (см. также фиг.3). При этом гнездовые элементы 13 соответственно с внутренней стороны корпуса - то есть через газовую полость 15 - входят в образованные в ней соединительные отверстия 17 стороны корпуса.

При этом каждый из гнездовых элементов 13 на своем обращенном к соединительному отверстию 17 фланцеобразном конце снабжен детально не показанным пазом, размещенным равномерно по окружности, в который входят зажимные клинья 35, расположенные соответственно диаметрально противоположно друг другу. Зажимные клинья 35 выполнены в стержневой форме и нагружают все три гнездовых элемента 13. На их показанных на фиг.6 нижних концах они шарнирно сочленены со стенкой корпуса или фланцеобразным переходным участком 19 в точках 36 шарнирного сочленения, в то время как верхние концы зажимных клиньев 35 посредством по меньшей мере одной тяги 37 нагружаются друг на друга. В показанном на фиг.6 представлении дополнительно к тяге 37, расположенной у крайнего верхнего конца зажимных клиньев 35, размещена еще одна тяга. Нагруженные таким образом стержневые зажимные клинья 35 обусловливают сравнительно простым способом крепление гнездовых элементов 13 у соответствующего соединительного отверстия 17 фланцеобразного переходного участка.

На граничной плоскости между фланцеподобным концом гнездовых элементов 13 и окружающей соединительное отверстие 17 стенкой 19 корпуса вставлено по меньшей мере одно уплотнение 38, которое гарантирует требуемую газонепроницаемость этого соединения.

Крепление гнездовых элементов 13 при этом предусмотрено таким образом, что после вставки гнездовых элементов 13 в предусмотренные соединительные отверстия 17, соответствующие, размещенные с возможностью поворота на стенке корпуса стержнеобразные зажимные клинья 35 входят в фиксирующий паз, сформированный на фланцеподобном конце соответствующего гнездового элемента 13, и посредством по меньшей мере одной тяги 37 затягиваются так, что каждый гнездовой элемент 13 фиксируется в корпусе 3 устойчивым и газонепроницаемым образом.

На фиг.5 в продольном разрезе через стенку корпуса у двух фланцеобразных переходных участков показано крепление трех гнездовых элементов 13 другой формы выполнения штекерного соединения 12 в положении, подобном показанному на фиг.4. Из сечения стенки корпуса у фланцеобразного переходного участка следует, что стенка корпуса между двумя смежными соединительными отверстиями 17 между трубчатыми участками 32 корпуса частично втянута таким образом, что в корпусах 3, 4 возникает окно 45. Эта втяжка служит тому, чтобы объемы газовых полостей 15, 16 поддерживать по возможности малыми.

На этом изображении, с одной стороны, можно видеть положение уплотнения 38, введенного между фланцеобразным переходным участком 19 и гнездовым элементом 13, а с другой стороны, способ действия зажимных клиньев 35, которые ввиду скоса зажимных клиньев 35 находятся во взаимодействии со скосом, сформированным в соответствующем кольцевом пазу 46. Это означает, что чем больше зажимные клинья 35 за счет натяжения тяги 37 нагружаются по отношению друг к другу, тем сильнее действует прилагаемое сюда же, распространяющееся в направлении Х усилие, которое прижимает гнездовые элементы 13 к плоскости уплотнения внутри во фланцеобразном переходном участке 19, так что уплотнение 38 соответственно нагружается в направлении наружу.

Из фиг.5 также следует, что гнездообразные проводящие выводы 40 гнездовых элементов 13 штекерного соединения электрически связаны друг с другом через гильзообразный контактный элемент 14. Кроме того, фиг.5 иллюстрирует, каким образом гнездообразные проводящие выводы 40 соединены через чашеобразный изоляционный элемент 27 с гнездом 41 штекера, которое служит для позиционирования гнездового элемента 13 в соединительных отверстиях 17. Электрическая изоляция гнездообразных проводящих выводов 40 и гильзообразного контактного элемента 14 по отношению к гнезду 41 штекера или по отношению к находящемуся под потенциалом земли корпусу 3 осуществляется через гильзообразную силиконовую манжету 42.

В вышеописанной форме выполнения показанного на фиг.5 штекерного соединения 12 первый электрод 43 управления полем встроен в силиконовую манжету 42. В противоположность этому в приведенной ниже форме выполнения показанного на фиг.5 штекерного соединения 12 второй электрод 44 управления полем при монтаже силиконовой манжеты 42 вложен в позиционирующее отверстие последней.

Из фиг.3, во взаимосвязи с фиг.7 и 8, следует третий вариант штекерного соединения. Ввиду этого подобия второму варианту штекерного соединения далее будут рассматриваться только отличия от фиг.5 и 6. Одинаковые или подобным образом действующие элементы вновь обозначены теми же ссылочными позициями.

Подобно фиг.5 и 6 на фиг.7 и 8 показаны два из трех расположенных рядом или здесь друг над другом по прямой линии 29 гнездовых элементов 13 у фланцеобразного переходного участка 19 первого модуля. При этом гнездовые элементы 13 соответственно с внутренней стороны корпуса - то есть через газовую полость 15 - входят в образованные в ней соединительные отверстия 17 стороны корпуса. Каждый из гнездовых элементов 13 на своем обращенном к соединительному отверстию 17 фланцеобразном конце снабжен детально не показанным пазом 46, размещенным равномерно по окружности, в который входят зажимные клинья 35, расположенные соответственно диаметрально противоположно друг другу. Зажимные клинья 35 выполнены в стержневой форме и соответственно попеременно одним концом шарнирно сочленены со стенкой корпуса в точках 36 шарнирного сочленения. Здесь «попеременно» означает, что точки 36 шарнирного сочленения зажимных клиньев 35 при наблюдении в направлении Х вставки поочередно размещены на одной и затем на противолежащей стороне прямой 29. Другой конец каждого стержневого зажимного клина 35 соответственно снабжен сквозным отверстием, через которое проходит резьбовой стержень 47. Резьбовой стержень 47 обусловливает посредством соответственно позиционированной резьбовой гайки 48 стягивающую затяжку соответствующих нагружаемых ею стержневых зажимных клиньев 35 и тем самым крепление гнездовых элементов 13.

На граничной плоскости между фланцеподобным концом гнездовых элементов 13 и окружающей соединительное отверстие 17 стенкой 19 корпуса фланцеобразного переходного участка 19 вставлено по меньшей мере одно уплотнение 38, которое гарантирует требуемую газонепроницаемость этого штекерного контактного соединения.

Крепление гнездовых элементов 13 при этом предусмотрено таким образом, что после вставки гнездовых элементов 13 в предусмотренные соединительные отверстия 17 стороны корпуса соответствующие, размещенные с возможностью поворота на стенке корпуса фланцеобразного переходного участка 19 стержнеобразные зажимные клинья 35 входят в фиксирующий паз 46, сформированный на фланцеподобном конце соответствующих гнездовых элементов 13, и посредством установочных гаек 48, предусмотренных на соответствующем, выполненном как винтовая штанга стяжном болте 47, затягиваются так, что каждый гнездовой элемент 13 фиксируется в корпусе 3 устойчивым и газонепроницаемым образом.

На фиг.8 в продольном разрезе через стенку корпуса фланцеобразного переходного участка 19 показано крепление отдельного одного из трех гнездовых элементов 13. На этом изображении, с одной стороны, можно видеть положение уплотнения 38, введенного между стенкой корпуса фланцеобразного переходного участка 19 и гнездовым элементом 13, а с другой стороны, способ действия зажимных клиньев 35, которые ввиду скоса зажимных клиньев 35 находятся во взаимодействии со скосом, сформированным в соответствующем кольцевом пазу 46. Это означает, что чем больше становятся нагруженными зажимные клинья 35 за счет затягивания установочных гаек 48 друг к другу, тем сильнее действует прикладываемое сюда же, действующее в направлении Х усилие, которое нагружает гнездовые элементы 13 в направлении плоскости уплотнения и тем самым уплотнения 38 наружу.

Из фиг.3, при рассмотрении совместно с фиг.9 и 10, следует четвертый вариант штекерного соединения. Ввиду этого подобия второму варианту штекерного соединения далее будут рассматриваться только отличия от фиг.5 и 6. Одинаковые или подобным образом действующие элементы вновь обозначены теми же ссылочными позициями.

На фиг.9 и 10 показано крепление трех расположенных рядом или здесь друг над другом по прямой линии 29 гнездовых элементов 13, причем гнездовые элементы 13 соответственно с внутренней стороны корпуса 3 - то есть от газовой полости 15 - входят в образованные в ней соединительные отверстия 17 стороны корпуса.

Каждый из гнездовых элементов 13 на своем обращенном к соединительным отверстиям 17 стороны корпуса фланцеподобном конце снабжен детально не показанным пазом 46, размещенным равномерно по окружности, в который входят зажимные клинья 35, расположенные соответственно диаметрально противоположно друг другу. Зажимные клинья 35 выполнены в стержневой форме и размещены по обе стороны гнездовых элементов 13, расположенных с регулярным интервалом 34 вдоль прямой 29.

Для каждого стержневого зажимного клина 35 соответственно выше и ниже гнездовых элементов 13 предусмотрены так называемые поддерживающие элементы 49, которые нагружают зажимные клинья 35 поперечно в направлении Х вставки гнездовых элементов 13, за счет чего обеспечивается стягивающая затяжка соответствующих, нагруженных изнутри зажимных клиньев 35 и тем самым крепление гнездовых элементов 13. На показанном на фиг.10 верхнем конце показаны стяжные болты 50, которые посредством стяжных гаек 48 поддерживают удерживающее усилие.

На граничной плоскости между фланцеподобным концом гнездового элемента 13 и стенкой корпуса, окружающей соединительные отверстия 17, вставлено по меньшей мере одно уплотнение 38, которое гарантирует требуемую газонепроницаемость этого штекерного соединения по отношению к корпусу 3.

Крепление гнездовых элементов 13 при этом предусмотрено таким образом, что после вставки гнездовых элементов 13 в предусмотренные соединительные отверстия 17 стороны корпуса, соответствующие, направляемые на стенке корпуса зажимные клинья 35 входят в фиксирующий паз 46, сформированный на фланцеподобном конце соответствующих гнездовых элементов 13, и посредством установочных гаек 48, предусмотренных на соответствующем, выполненном как винтовая штанга стяжном болте 50, затягиваются так, что каждый гнездовой элемент 13 фиксируется в корпусе 3 устойчивым и газонепроницаемым образом.

На фиг.10 в продольном разрезе через стенку корпуса у фланцеобразного переходного участка показано крепление отдельного одного из трех гнездовых элементов 13. На этом изображении, с одной стороны, можно видеть положение уплотнения 38, введенного между стенкой корпуса и гнездовыми элементами 13, а с другой стороны, способ действия зажимных клиньев 35, которые ввиду скоса зажимных клиньев 35 находятся во взаимодействии со скосом, сформированным в соответствующем кольцевом пазу 46. Это означает, что чем больше становятся нагруженными зажимные клинья 35 за счет затягивания установочных гаек 48 друг к другу, тем сильнее действует прикладываемое усилие, действующее поперек в направлении Х. Это усилие нагружает гнездовые элементы 13 относительно плоскости уплотнения и тем самым уплотнения 38 наружу.

На основе фиг.11 должно быть показано, что предложенное изобретение не ограничивается только фазными проводниками, проходящими вдоль единственной оси х в газовой полости, и что также возможны угловые отводы в газовой полости, так что первая группа штекерных соединений находится под углом к второй группе штекерных соединений. Ориентированный в плоскости XZ фланцеобразный переходной участок 19 проходит под прямым углом к ориентированному в плоскости YZ другому фланцеобразному переходному участку 19а и по существу встроен в стенку корпуса главной камеры 31. Подобно тому, как показано на фиг.5, главная камера 31 газовой полости 15 через трубчатый участок 32 корпуса соединена с соединительными отверстиями 17 стороны корпуса у другого фланцеобразного переходного участка 19а. В отличие от показанного на фиг.3 корпуса 3 корпус 3а имеет на каждую фазу проводника три отдельных фланцеобразных переходных участка 19а.

Подобная форма выполнения GIS-модуля, который может использоваться в рамках представленного описания как первый модуль и как второй модуль, в значительной степени способствует, особенно в случае высоковольтных применений, разносторонней, модульной применимости GIS-модулей.

Из фиг.12 при совместном рассмотрении с фиг.11 следует, что, например, охватывающая контактная часть штекерного соединения в форме гнездового элемента 13 может использоваться в обеих формах выполнения фланцеобразных переходных участков 19, 19а.

Перечень обозначений ссылочных позиций

1, 1а, 1b, 1с первый модуль

2, 2а, 2b второй модуль

3 корпус первого модуля

4 корпус второго модуля

5, 6, 7 фазный проводник первого модуля

8, 9, 10 фазный проводник второго модуля

11 измерительный преобразователь

12 штекерное соединение

13 гнездовой элемент

14 контактный элемент

15 газовая полость первого модуля

16 газовая полость второго модуля

17,18 соединительные отверстия стороны корпуса

19 фланцеобразный переходной участок первого модуля

20 фланцеобразный переходной участок второго модуля

22 винтовое соединение

23 зажимной фланец

24 первая плоскость

25 контактный штифт

26 изоляционное тело

27 чашеобразный изоляционный элемент

28 изоляционная гильза

29 прямая/прямая линия

30 зажимное кольцо

31 главная камера

32 участок корпуса

33 вторая плоскость

34 интервал

35 зажимной клин

36 точка шарнирного сочленения

37 тяга

38 уплотнение

40 гнездообразный вывод проводника

41 гнездо штекера

42 силиконовая манжета

43 первый электрод управления полем

44 второй электрод управления полем

45 окно

46 кольцевой паз

47 резьбовой стержень

48 резьбовая гайка

49 удерживающий элемент

50 стяжной болт

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в улучшении соединения двух модулей. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство имеет первый модуль 1 и второй модуль 2, содержащие соответственно выполненную в виде резервуара высокого давления газовую полость 15, 16 по меньшей мере с двумя фазными проводниками. Первый модуль так связан со вторым модулем, что первая газовая полость и вторая газовая полость отделены одна от другой гидравлически посредством изолирующего тела 26, в то время как фазные проводники в первом модуле электрически соединены с фазными проводниками одинакового электрического потенциала второго модуля. Обе газовые полости на каждый фазный проводник имеют соответствующее соединительное отверстие, которое окружает соответствующий фазный проводник и выходит во фланцеобразный переходный участок 19, 20. Фланцеобразный переходный участок первого модуля выполнен с возможностью механического разъемного соединения с фланцеобразным переходным участком второго модуля. По меньшей мере два фазных проводника в первом модуле выполнены с возможностью электрического соединения по меньшей мере с двумя фазными проводниками того же электрического потенциала во втором модуле через разъемное штекерное соединение 12. При этом две газовые полости посредством составного изолирующего тела отделены друг от друга. 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство, содержащее первый модуль (1, 1a, 1b, 1с) и второй модуль (2, 2а, 2b),
причем модули (1, 2) содержат каждый выполненную в виде резервуара высокого давления газовую полость (15, 16) по меньшей мере с двумя фазными проводниками (5, 6, 7, 8, 9, 10),
причем каждая газовая полость (15, 16) ограничена соответствующим корпусом (3, 4) и заполнена изолирующим газом таким образом, что по меньшей мере два фазных проводника (5, 6, 7, 8, 9, 10) в соответствующем модуле (1, 2) размещены электрически изолированно,
причем первый модуль (1) таким образом соединен со вторым модулем (2), что первая газовая полость (15) и вторая газовая полость (16) гидравлически изолированы друг от друга, при этом фазные проводники (8, 9, 10) в первом модуле (1) при работе высоковольтного распределительного устройства электрически соединены с фазными проводниками (5, 6, 7) одинакового электрического потенциала второго модуля (2),
отличающееся тем, что
обе газовые полости (15, 16) на каждый фазный проводник (5, 6, 7, 8, 9, 10) имеют соответствующее соединительное отверстие (17, 18) со стороны корпуса, которое окружает соответствующий фазный проводник (5, 6, 7, 8, 9, 10) и выходит во фланцеобразный переходной участок (19, 20),
причем фланцеобразный переходный участок (19) первого модуля (1) выполнен с возможностью механического разъемного соединения с фланцеобразным переходным участком (20) второго модуля (2),
причем каждый из по меньшей мере двух фазных проводников (8, 9, 10) в первом модуле (1) выполнен с возможностью электрического соединения с соответствующим фазным проводником (5, 6, 7) того же электрического потенциала второго модуля (2) через соответствующее разъемное штекерное соединение (12),
причем каждое штекерное соединение (12) имеет
- изоляционное тело (26, 27, 28), посредством которого две газовые полости (15, 16) отделены друг от друга, а также
- либо штекерный контакт с первым гнездовым элементом (13), закрепленным на переходном участке (19) первого модуля (1), и вторым гнездовым элементом (13), закрепленным на переходном участке (20) второго модуля (2), причем гнездовые элементы (13) в номинальном режиме работы модулей (1, 2) электрически соединены друг с другом через контактный элемент (14), при этом уплотнение со стороны фланца газовых полостей (15, 16) осуществляется через изоляционные участки гнездовых элементов (13), которые при работе гарантируют одновременно электрическую изоляцию соответствующего фазного проводника (5, 6, 7) относительно корпусов (3, 4),
- либо охватывающий соединительный элемент и охватываемый соединительный элемент в виде гнездового элемента (13), закрепленного на переходном участке (19) первого модуля (1), и контактного элемента (25), электрически соединяемого с гнездовым элементом (13) и закрепленного на переходном участке (20) второго модуля (2), причем изоляционное тело имеет по меньшей мере один чашеобразный изоляционный элемент (27) и один цилиндрический изоляционный элемент (28), взаимодействующий уплотняющим образом с чашеобразным изоляционным элементом, при этом чашеобразный изоляционный элемент (27), а также цилиндрический изоляционный элемент (28) образуют газонепроницаемые, жесткие соединения к соответствующим корпусам (3, 4) в области фланцеобразных переходных участков (19, 20).

2. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что газовые полости (15, 16) модулей (1, 2) представляют собой резервуары высокого давления, которые рассчитаны для работы высоковольтного распределительного устройства при номинальном давлении по меньшей мере 2 бар в соответствующей газовой полости (15, 16).

3. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что по меньшей мере два штекерных соединения (12) проходят по меньшей мере у фланцеобразного переходного участка (19, 20) с параллельным расположением друг к другу в первой плоскости (24).

4. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.3, отличающееся тем, что по меньшей мере два фланцеобразных переходных участка (19) первого модуля (1) размещены во второй плоскости (33), причем вторая плоскость размещена поперек первой плоскости (24), в частности, под прямым углом к первой плоскости (24).

5. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что фланцеобразные переходные участки (19, 20) по меньшей мере двух соединительных отверстий (17, 18) одного и того же модуля (1, 2) соответственно по меньшей мере частично интегрированы в один общий переходной участок (19).

6. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что переходные участки (19, 20) по меньшей мере двух соединительных отверстий (17, 18) одного и того же модуля (1c) соответственно по меньшей мере частично интегрированы в участок стенки со стороны корпуса соответствующего модуля (1c).

7. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что первый модуль (1) и второй модуль (2) имеют по меньшей мере по три фазных проводника, при этом по меньшей мере три разъемных штекерных соединения (12) размещены с удалением на регулярный интервал (34) один от другого.

8. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что первый гнездовой элемент (13) и второй гнездовой элемент (13) электрически соединены друг с другом посредством штифтового контактного элемента (14), при этом первый гнездовой элемент (13) закреплен на переходном участке (19) первого модуля (1), а второй гнездовой элемент (13) закреплен на переходном участке (20) второго модуля (2).

9. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одно разъемное штекерное соединение (12) содержит первый гнездовой элемент (13) и электрически соединяемый с ним контактный штифт (25), причем первый гнездовой элемент (13) закреплен на переходном участке (19) первого модуля (1а), а контактный штифт закреплен на переходном участке (20) второго модуля (2а).

10. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что переходные участки (19) первого модуля (1) и переходные участки (20) второго модуля (2) для механического соединения двух модулей (1, 2) имеют возможность соединения соответственно с помощью по меньшей мере одного винтового соединения (22).

11. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п 1, отличающееся тем, что переходные участки (19) первого модуля (1) и переходные участки (20) второго модуля (2) для механического соединения двух модулей (1, 2) соответственно имеют возможность соединения с помощью по меньшей мере одного зажимного соединения, которое охватывает переходные участки (19, 20) по меньшей мере на участках со стороны периферии.

12. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что у изоляционного тела (26) расположен по меньшей мере один проходящий в направлении штекерных соединений электрод (43, 44) управления полем.

13. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.12, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрод (43, 44) управления полем по меньшей мере частично интегрирован с изолирующим телом (26) или в него.

14. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.12, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрод (44) управления полем выполнен в виде вставного элемента, который перед соединением первого GIS-модуля (1) со вторым GIS-модулем (2) вставлен в чашеобразный изоляционный элемент (27) и/или выполнен с возможностью вставления в цилиндрический изоляционный элемент (42).

15. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере один чашеобразный изоляционный элемент (27) и цилиндрический изоляционный элемент (42) включают в себя различные изоляционные материалы, такие как литая смола и силикон.

16. Газоизолированное высоковольтное распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что охватывающие и/или охватываемые части штекерного контакта разъемного штекерного соединения (12) перед монтажом обоих модулей (1, 2) удерживаются друг на друге изнутри главной камеры газовой полости (15, 16) во фланцеобразных переходных участках (19, 20) с помощью разъемного фиксирующего устройства, например зажимного кольца или фиксирующего кольца для валов по стандарту DIN 472 в их предполагаемом положении в соответствующем соединительном отверстии (17, 18).