191706. lajstromszámú szabadalom • Sf6 tokozott berendezés megbízhatóságának növelése a szabadon elmozdúló fémrészecskék mozgásának meggátlásával
1 2 A találmány tárgya nagyfeszültségű SF* gázszigetelésű tokozott kapcsolóbeiendezés, amelyet nagyfeszültségű villamos hálózatban lehet alkalmazni. Ismeretes, hogy az SF6 gázszigetelésű tokozott kapcsolóberendezések meghibásodása leggyakrabban amiatt következik be, hogy a benne előforduló szilárd szennyeződés részecskéi helyükről el tudnak mozdulni, és mozgásuk közben a nagyobb villamos térerősség környezetébe, az elektróda közelébe kerülnek, illetve a szigetelőtárcsán megrekednek. (Lásd pl. az IEEE Transaction on PAS 1972/4. 1976/6 1977/3 (USA), az Elektric 1976/7, 8. 1977/12, 1979/3 (NDK), valamint a C1GRE 1976 15-09 (Franciaország) kiadványokat.) Az átütést kezdeményező ívcsatorna mindig az elektródák valamelyikéről indul ki. Az a veszélyes tehát, ha az elektródán, vagy annak közelében vannak szabad mozgásra képes fémrészecskék, mert azok helyi villamos térerősség növekedést okozva az elektronemissziót gerjesztik. A fenti két eset közül az a veszélyesebb, amikor a szabad mozgásra képes fémrészecskék nem magán az elektródán, hanem annak közelében, azaz a szjgetelőtárcsá(ko)n találhatók. Egyértelműen megállapították, hogy ha nagyobb a villamos térerő, mint a részecskét nyugalomban tartó erők összege, akkor az leszakad és az elektródák (földelt tokozás és feszültségen lévő áramvezető sín) között rezgőmozgásba jön és a teret eltorzítva önnfenntartó részleges kisülést okoz, ami az átütő., átívelő feszültséget (a részecskemérettől és -számtól függően) még az üzemi feszültség alá is csökkenti. Azt is megállapították, hogy a veszély megszűnik, ha a részecskéket sikerül kisebb villamos térerő környezetében tartani és azok elmozdulását onnan meggátolni. Erre a célra újabban a földelt tokozás falán elrendezett "részecske csapdákat" alkalmaznak, ahol a tokozás általában alumíniumcsőből van kialakítva, a részecskecsapdák pedig perforált árnyékoló elektród, rács elektród, résekkel és lyukakkal ellátott elektród, téerősségmentes üregek lehetnek, amelyekbe a mozgó részecskék bele esnek és onnan nem szabadulhatnak, ottrekednek (Pl. IEEE Trans, on PAS 1973/2, CIGRE SC No 33 1983.) Az ismert berendezésekben elő is fordultak olyan nagy kárt okozó, hosszú elhárítási időt igénylő üzemzavarok, amelyeket nagy valószínűséggel szabadon elmozduló fémrészecskék okoztak. 1978 óta alkalmaznak Magyarországon SF6 gázszigetelésű tokozott 400 kV-os kapcsolóbcrendezéseket. Azóta nyolc alkalommal következett be átütéssel, illetve átíveléssel járó üzemzavar csak az Országos Villamostávvczeték berendezéseiben. Ez nyolc eset közül hét alkalommal a szakaszoló, egy alkalommal a T-idom alsó szigetelő tárcsájánál következett be. Hét esetoen az ívnyomok a felülről konkáv, egy esetben a felülről konvex tömör szigetelőtárcsán jelentkeztek. Az üzemzavarok közül kettőt szakaszolás művelet előzött meg. A később lefolytatott vizsgálatok és egy részletes tanulmány (BME Erősáramú Intézet 1983.) szerint még ennél a két esetnél sem lehetett bizonyossággal megállapítani a hiba okát, (hálózati jelenségek légköri-, kapcsolási tranziens túlfeszültség, ferrorezonanciás lengés) egyedüli hatását pedig ki lehet zárni. A többi hat üzemzavar zavartalan üzem közben, vagy szerelési munkát követő üzembehelyezéskor áll elő. A kézenfekvőnek látszik az a feltételezés, hogy a hibát elmozduló fémrészecskék okozták, amelyek a gondos szállítás és szerelés mellett is a berendezésben maradhattak, vagy szakaszoló működtetéskor keletkeztek a szerkezeti elemek súrlódásából. A nemzetközi irodalom ennek előfordulását rendszeresen említi és kizárja a technológia további szigorításának hatékonyságát, még a helyszíni próbák fejlesztése esetére is. A találmány célja, hogy az ismert megoldásoknál jobb, üzembiztosaDb nagyfeszültségű SFfi gázszigetelésű tokozott kapcsolóberendezést hozzunk létre, amelynek felépítése ennek ellenére nem bonyolultabb az ismert berendezés felépítésénél, és amelynek szerelése, karbantartása nem igényel az előbbihez képest jelentős többletmunkát. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a kapcsolóberendezés megbízhatósága, üzembiztonsága jelentősen megnövelhető, ha a "részecske csapdaként" a földelt alumíniumcső vagy -tok felső palástfelületén olyan réteget alakítunk ki, amely a szilárd szennyező részekcskéket megköti és kötve tartja. A találmány szerint a kitűzött célt azáltal érjük el, hogy a földelt alumíniumcső vagy -tok belső paiástfelületén olyan réteget alakítunk ki, amely a szilárd szennyező részecskéket adhé/ióval vagy diffúzióval megköti és kötve tartja, és ezen részecskelekötő tulajdonságát széles hőmérsékleti tartományban, előnyösen -20 és +60 °C között, tartósan megtartja, SF4 gázzal és bomlástermékeivel nem lép reakcióba, fémrészek korrózióját nem idézi elő, könnyen kezelhető (felhordás és eltávolítás), egészségre nem káros jó villamos szigetelő tulajdonságú. Az ilyen réteg meggátolja, hogy az egyszer már lekötött szilárd szennyező részecskéket a villamos térerő ismét leszakítsa, illetve elősegíti azt, hogy a szigetelő tulajdonság miatt a töltésmegoszlás révén nem tudnak a részecskék ismét elmozdulni. Előnyös, ha a részecske megkötő réteget ragasztóanyaggal alakítjuk ki. Előnyös továbbá, ha a fenti réteget a szakaszoló gázterének legalsó tömör szigetelőtárcsája felett, a tok belső palástfelületén körkörösen rendezzük el. További előnyös hatás érhető el azáltal, ha az áramvezető sínt az alsó tömör szigetelőtárcsánál körülvevő árnyékolásnak a szigetelő tárcsa feletti részeit is bevonjuk a fenti réteggel. A találmány továbbá azon a felisme résen alapul, hogy a kapcsolóberendezés megbízhatósága, üzembiztonsága úgy is növelhető, ha a gázutántöltő szelep becsatlakozási helyét a gáztér alsó szakaszától eltérő helyen, előnyösen annak felső szakaszában alakítjuk ki. (Gáztér alatt a tokozott berendezés két tömör szigetelőtárcsája által határolt szakasza értendő, amelynek alsó szakaszát és felső szakaszát legalább egy áttört szigetelőtárcsa választja el egymástól.) Ezzel a kialakítással elérhető, hogy a már leülepedett, de a részecskecsapda által még nem vagy nem elég jól megkötött szennyező részecskéket a gáz utántöltésekor a lehető legkevésbé kavarjuk fel. A találmány szerinti kapcsolóberendezést az alábbiakban kiviteli példák kapcsán, a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolóberendezés vázlata látható függőleges tengelyű szakszóié esetében, a 2. ábrán a találmány szerinti kapcsolóberendezés 191.706 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 7
