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Vorgefertigte durch Steckverbindungen schaltbare elektrische Schaltzelle
Bisher hat man die Isolierung der Hilfsorgane in den vorgefertigten Zellen in elektrischen Schaltanlagen für die Versorgung mit elektrischer Energie fast ausschliesslich dadurch bewirkt, dass man ausreichende Abstände zwischen den unter Spannung befindlichen Teilen und zwischen diesen unter Spannung befindlichen Teilen und Erde freigelassen hat. Konnte man an einzelnen Stellen diesen ausreichenden Isolationsabstand nicht einhalten, so hat man zwischen den betreffenden Teilen eine isolierende Abschirmung vorgesehen. Oftmals haben daher derartige vorgefertigte Zellen verhältnismässig grosse Abmessungen.
Es sind zwar auch Anlagen bekannt, die eine gedrängtere Bauart aufweisen. Man erhält dieselbe dadurch, dass man sämtliche Elemente der Schaltzelle unter Öl setzt oder einzelne Elemente in Räumen unterbringt, die mit einer festen Isoliermasse angefüllt sind.
Da nun die modernen Schalter in Form eines einzelnen Blockes drei-bis viermal kleinere Abmessungen haben als die klassischen Schalter für dieselben Spannungen und für dieselben Leistungen, entstand die Aufgabe, vorteilhafte Anordnungen für die Hilfseinrichtungen der Zelle zu finden, deren Raumbedarf vergleichbar mit dem Raumbedarf für den Schalter ist. Dabei ergab sich jedoch, dass die bekannten Anordnungen, die in systematischer Weise Gebrauch von Öl oder von fester Isoliermasse (compound) zur Isolierung blanker Leitungsteile machen, grosse Gefahren bergen und ausserdem nicht bequem zu betätigen sind, u. zw. wegen der Brennbarkeit des Öles und wegen der Überschlagsgefahr, bedingt durch Lufteinschlüsse die normalerweise in den verwendeten Isoliermassen enthalten sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorgefertigte Schaltzelle zu schaffen, die einen möglichst kleinen Raumbedarf hat und die eben aufgezählten Nachteile nicht besitzt.
Die vorgefertigte durch Steckverbindungen schaltbare, mehrphasige elektrische Schaltzelle ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der in ihr nach dem Zusammenbau auftretende Stromweg zwecks optimaler Raumausnützung S-förmig verläuft, indem ein bewegliches Gerüst, welches den Mehrphasenschalter trägt, der in zwei übereinander liegenden horizontalen Reihen Stromein-und AustrittsTulpenkontakte aufweist, und ein festes Gerüst vorgesehen ist, welches seinerseits trägt :
a) vor dem steckbaren Schalter einen ersten oberen Anschlusskasten der ein in einer horizontalen Ebene liegendes Sammelschienensystem und in unterhalb davon liegenden horizontalen Kammern die Austritts-Tulpenkontakte des Schalters enthält, sowie einen zweiten unteren Anschlusskasten, der obere horizontale Kammern zur Aufnahme der Eintritts-Tulpenkontakte des Schalters, und untere in einer zu den horizontalen Kammern senkrechten Ebene liegende Kammern aufweist, b) unter dem Schalter einen Stromwandler mit vertikalen, isolierten Austrittssteckern, die in die senkrechten Kammern des zweiten Anschlusskastens einragen, und mit horizontalen, parallel zu den oberen horizontalen Kammern liegenden Eintrittssteckern, sowie einen Kabelkasten mit Ausgangsstekkern, die in einer horizontalen Ebene liegen, und mit den Eintrittssteckern des Stromwandlers korrespondieren,
und an dessen Boden die Stromzuführungskabel von unten her senkrecht eintreten, und der einen Erdungsschalter aufnimmt, der die Ausgangsstecker bei ausgefahrenem Schalter erdet, und
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c) Sicherheits-Hilfseinrichtungen, wobei der Schalter, die Anschlusskästen und der Stromwandler mit einer festen Isoliermasse hoher dielektrischer Eigenschaften umhüllt sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist die Anordnung so getroffen, dass die in das feste Gerüst eingebauten Hilfseinrichtungen eine Abdeckplatte für die horizontalen Kam- mern in den Anschlusskästen aufweisen, welche die Stromen- un Austrittsstecker des Schalters und des- sen Betätigungsvorrichtung in abgestecktem Zustand umschliessen und dass Signaleinrichtungen vorgese- hen sind, die anzeigen, dass das Sammelschienensystem für die abgehenden Leitungen unter Spannung steht und dass ferner eine Sicherheitsvorrichtung den Zugang durch eine Abdeckplatte zu dem Feld für den Stromwandler verhindert, solange der Trennschalter nicht an Erde gelegt ist, und dass eine weitere
Vorrichtung es unmöglich macht, das Feld wieder zu schliessen, bevor der Stromwandler nicht wieder ordnungsgemäss in das Schaltfeld eingefahren ist.
Das bewegliche Gestell weist vorzugsweise Rollen auf, die auf dem festen Gerüst laufen, in Form einer Gabel angeordnet sind und auf diese Weise einen Raum frei lassen, in welchem zwischen den Rol- len die Elemente des festen Gerüstes, d. h. der Kabelkasten, der Erdungstrennschalter und ein Teil des Stromwandlers untergebracht sind.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung eines Aus führungsbei- spiels des Erfindungsgegenstandes hervorgehen, in der auf die Zeichnung Bezug genommen ist.
In der Zeichnung ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine steckbare Zelle nach der Erfindung für ein Dreiphasensystem in Form eines einzelnen Blocks ; Fig. 2 ein Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1, wo- bei der steckbare Schalter herausgenommen gedacht ist, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Steuerung für die Abdeckplatten der Kammern in den Anschlusskästen, welche die Ein- und Austrittsstecker des Schalters aufnehmen und Fig. 4 in vergrössertem Massstab eine Ansicht der Sicherheitsvorrichtung, die verhindert, dass das Bedienungsfeld geschlossen, wird, bevor der Stromwandler ordnungsgemäss in das Schaltfeld eingesetzt worden ist.
Bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsform der steckbaren Schaltzelle nach der Erfindung besteht die vorgefertigte Zelle aus einem feststehenden Gerüst aus zwei Seitenwänden 1 und 2 aus Metall, die durch eine Querwand 3 miteinander verbunden sind, die ihrerseits einen im rechten Winkel nach hinten gebogenen Teil 4 aufweist und in ihrem oberen Teil Öffnungen 5 und 6 hat. Eine horizontale, parallel zu der Wand 4 verlaufende Platte 7 schliesst die Zelle nach oben ab und eine horizontale Platte 8 bildet den Boden der Zelle.
Hinter der Wand 3 befindet sich ein abgeschlossener Raum 9 für den Niederspannungsteil, der durch einen Deckel 10 abgeschlossen ist. Der Deckel ist bei 11 schwenkbar gelagert und mit Hilfe einer Schraube 12 verschliessbar. In diesem Raum 9 für den Niederspannungsteil sind sämtliche Hilfsleitungen sowie die Messgeräte und die Steuerschalter untergebracht. Unterhalb des Raumes 9 ist ein weiterer Raum 13 freigelassen, in welchem ein an der Wand 3 befestigter oberer Anschlusskasten 14 untergebracht ist.
Unterhalb des Raumes 13 ist eine Abteilung 15 geschaffen, in welcher ein an der Wand 3 befestigter unterer Anschlusskasten 16 untergebracht ist.
Der obere Anschlusskasten 14 dient gleichzeitig dazu, die Verteilerschienen 17a-17c zu tragen, die in einen synthetischen Isolierstoff hoher dielektrischer Festigkeit eingehüllt und dadurch gegeneinander isoliert sind. Die Isolierung dieser Schienen gegeneinander und gegen Erde ist durch eine relativ schwache Compoundhüllmasse der oberen Kammer 18 dieses Kastens erreicht, die durch Kappen 19 gehalten wird. Dieser Kasten enthält drei unten liegende horizontale Kammern 20a-20c, die zur Aufnahme der Durchgangsstutzen für die Tulpenkontakte 21 des Schalters 22 dienen und die in bekannter Weise an die entsprechend blank gehaltenen Sammelschienen angeschlossen sind.
Der untere Anschlusskasten 16 enthält drei oben liegende horizontale Kammern 23a -23c, die als Isolatorenstützen dienen, um den Durchgang der unteren Durchführungsisolatoren 24 mit Eintritts-Tulpenkontakten des Schalters 22 zu ermöglichen. Er dient gleichzeitig als Verbindungsstütze für einen Dreiphasenstromwandler 25.
Dieser in einem Block angeordnete Dreiphasenstromwandler enthält drei einzelne Stromwandler, deren isolierte Eingangs- und Ausgangsklemmen 26 bzw. 28 in horizontalen bzw. vertikalen, also zueinander senkrechten Ebenen angeordnet sind und in einer einzigen Isolierhülle versetzt untergebracht sind, die aus einer festen Vergussmasse hoher dielektrischer Festigkeit besteht.
Die rechtwinkelige Anordnung der Eingangs- und Ausgangsklemmen dieses Dreiphasenstromwandlers 25 auf einem L ermöglicht es, den Strom in horizontaler Richtung unter dem Blockschalter 22 zu verteilen. Die horizontalen unteren Eintrittsklemmen tragen die Tulpenkontakte 26, die es ermöglichen, den
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Stromwandler herausziehbar zu machen. Für die Demontage genügt es, die Befestigungsschrauben des unteren Anschlusskastens 16 an der Wand 3 zu lösen und die ganze Einheit herauszuziehen, die auf den Gleitstücken 27 auf dem Bodenteil 8 unterhalb des Stromwandlers angeordnet ist.
Die Isolierung der vertikalen Ausgangsklemmen 28 des Stromwandlers 25 gegeneinander ist durch die Schirme 29a und 29b des unteren Anschlusskastens 16 erreicht, während die Isolierung gegen Erde durch die unteren Seitenwände 30a und 30b dieses unteren Anschlusskastens 16 herbeigeführt ist, welche Wände die unteren vertikalen Kammern des Anschlusskastens 16 bilden.
Die Isolierung der Tulpenkontakte 26 gegeneinander wird durch Schirme 31 erreicht, die mit dem Strom wandler 25 aus einem Stück bestehen, während die Isolierung gegen Erde durch die Seitenwände 32 des Stromwandlers erreicht wird. Die Schirme 31 garantieren im übrigen die Isolierung der Kontaktstellen 33 der isolierten Durchführungsklemmen 34 des Kabelkastens 35, die dazu dienen, die beweglichen Arme 36 eines Erdungstrennschalters für die Klemmen 34 aufzunehmen. Die Anordnung dieser Schirme erlaubt im übrigen sowohl das Herabziehen dieser Arme als auch den Durchgang der isolierten Durchführungen 34 des Kabelkastens.
Die Arme 36 des Trennschalters sitzen auf einer Achse 37, die in den Blechen 38 und 38a an dem festen Gerüst gelagert ist. Diese Achse trägt ausserdem noch einen Hebel 39, der über ein Gestänge an einen Betätigungshebel 40 des Trennschalters angeschlossen ist, sowie einen zweiten Hebel 41, dessen Zweck später noch erläutert werden soll.
Der Kabelkasten 35 besteht aus einem Gehäuse 42 aus Metall, das dicht ist, mit Öl angefüllt ist und eine seitliche Öffnung besitzt, die durch einen Deckel 43 verschlossen ist. Der Kasten 35 besitzt ausserdem noch eine zweite seitliche Öffnung, die der ersten Öffnung gegenüberliegt, durch die ein einstükkiger Querbalken 44 mit drei in einer horizontalen Ebene liegenden zur Aufnahme der Klemmen 34 bestimmten Zweigen, der aus einem Isolierstoff hoher dielektrischer Festigkeit geformt ist, hindurchgeht.
Die ankommenden Einphasenkabel 45 dringen von unten in den Kabelkasten 35 ein und sind mit den Enden der isolierten Durchführungen 34 durch Kappen 46 verbunden.
Durch die so ausgeführte Anordnung wird die vertikale Lage der Leitungen erreicht, die zur Herausführung der Kabel 45 in einen Leitungskanal günstig ist. Der Kabelkasten kann natürlich an Stelle der drei Einphasenkabel ebensogut ein einziges Dreiphasenkabel aufnehmen. Es wäre ferner ebensogut möglich, zwei Kabelkästen aneinander zu legen, um zwei Kabelausgänge zu schaffen.
Das allgemeine Stromlaufschema ist in Fig. 1 durch den starken strichpunktierten Linienzug angedeutet und hat im grossen und ganzen die Form eines S ; er ermöglicht die denkbar gedrängteste Zusam- menfassung der Gesamtanordnung, und beste Raumausnützung um den Schalter herum, was bei der klassischenAnordnungin Form eines gedrehten ss nicht möglich war.
Die horizontalen Kammern der Anschlusskästen 14 und 16 welche die Durchführung für die Stecker aufnehmen werden mit Hilfe einer Abdeckplatte 47 verdeckt, wenn das bewegliche Gerüst der Schaitzelle, das den Schalter trägt, nicht eingesteckt ist. Diese Abdeckplatte 47 ist der Höhe nach verschiebbar und hat eine Öffnung 48, die im hochgeschobenen Zustand der Abdeckplatte dazu dient, die oberen Tulpenkontakte des Ausganges 21 des Schalters 22 in die horizontalen Kammern der unteren Räume 20a-20c des oberen Anschlusskastens 14 eindringen zu lassen. Unterhalb der hochgeschobenen Platte können die unteren Eintrittstulpenkontakte 24 des Schalters 22 in die oberen horizontalen Kammern 23a-23c des unteren Anschlusskastens 16 eindringen.
Das Hochziehen und Herunterlassen der Abdeckplatte 47 erfolgt unter Zwischenschaltung zweier Kabelzüge 49 und 50 mit biegsamer Hülle, wie sie unter dem Namen "Bowdenzüge" bekannt sind und in den Punkten 51 und 52 an der Abdeckplatte und mit Hilfe der Stangenköpfe 53 bzw. 54 (Fig. 3) an die beiden Hebel 55 bzw. 56 angeschlossen sind, die sich um die Achsen 57 und 58 drehen können und ihrerseits auf dem horizontalen, nach hinten verlaufenden Stück 4 der Zwischenwand 3 angeordnet sind. Auf der Achse 58 und mit dem Hebel 56 drehfest verbunden, sitzt ein zweiarmiger Hebel 59. Am Ende eines seiner Arme greift eine Zugfeder 60 an, die an der Wand 4 mit Hilfe eines Winkels 61 verankert ist. Am Ende des zweiten Armes des Hebels 59 ist eine Nase 62 vorgesehen, die mit einem Zapfen 63 zusammenwirkt, der am Hebel 55 angebracht ist.
Infolge dieser Anordnung ist das gesamte Gestänge in der Ruhestellung vollkommen starr ; diese Stellung ist in Fig. 3 wiedergegeben. Die Kabel 49 und 50 sind biegsam und die Abdeckplatte 47 nimmt infolge der Schwerkraft die in Fig. 2 gezeigte Stellung ein und ruht auf den Anschlägen 64, die an der Wand 3 angebracht sind.
Wird das bewegliche Gerüst mit dem Blockschalter 22 eingesteckt, dann bewirkt ein Ansatz 65 dieses Gerüstes beim Auftreffen auf die Hebel 55 und 56 das Ausklinken des Zapfens 63 an der Nase 62 und hat eine Verdrehung der Hebel 55 und 56 um ihre Achsen 57 und 58 zur Folge und bringt sie in die in
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Fig. 3 in strichpunktiertem Linienzug angedeuteten Stellungen 55a und 56a. Der auf diese Weise auf die
Kabel 49 und 50 ausgeübte Zug hat das Hochziehen der Abdeckplatte 47 zur Folge, die damit in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung gelangt. Bei dieser Bewegung wird die Abdeckplatte in Beschlägen 66 an der
Wand 3 geführt.
Das feste Gerüst besitzt eine abnehmbare Platte 67, um zwecks Bedienung und Kontrolle in sein In- neres gelangen zu können. Sie gestattet ausserdem, die gesamte, aus unterem Anschlusskasten 16 und Stromwandler 25 bestehende Anordnung ordnungsgemäss in die Zelle einzufahren. Die Platte 67 trägt an ihrem unteren Ende einen Z-förmigen Beschlag 68, der ein Winkeleisen 69 am Boden 8 übergreift ; dieses
Winkeleisen dringt in einen aus Fig. 4 ersichtlichen Zwischenraum 70 zwischen dem Beschlag 68 und dem Rand der Platte 67 ein. Auf dieser Platte sind ausserdem auf jeder Seite. Winkeleisen 71 angebracht, auf denen zwei zweiarmige Hebel 73 und 74 drehbar um die Achsen 72 angeordnet sind.
Jeder Hebel- arm 74 trägt einen Zapfen 75, an dem das eine Ende einer Torsionsfeder 76 befestigt ist, deren anderes Ende an einem Zapfen 77 befestigt ist, der von dem entsprechenden Winkeleisen getragen ist. Die Platte trägt ausserdem noch zwei Finger 97, welche die Zentrierung des Stromwandlers 25 durch Eindringen in entsprechende seitlich an diesem befindliche Ausnehmungen ermöglichen.
Solange der Stromwandler 25 nicht ordnungsgemäss eingefahren ist, kann die Platte 67 nicht auf das feste Gerüst aufgelegt werden. Die Hebel 74, die unter der Wirkung der Federn 76 in vertikaler Stellung gehalten werden, machen es unmöglich, dass das Winkeleisen 69 in den Raum 70 eindringt. Sobald der Stromwandler richtig eingefahren ist und die Abdeckplatte 67 im Begriff steht, das feste Gerüst zu schliessen, drehen sich die Hebel 73 beim Auftreffen auf den Stromwandler 25. um die Achse 72 im Uhrzeigersinne und nehmen die Arme 74 mit, die den Zwischenraum 70 freigeben ; nun kann das Winkeleisen 69 in diesen Raum eindringen, und die Platte 67 befindet sich an ihrem Platz.
Um das Abnehmen der Platte 67 und damit den Zugang zu dem Stromwandler bei nicht geerdetem Erdungstrennschalter zu verhindern, ist der Hebel 41 (Fig. 1) durch ein biegsames Kabel 98 mit einem an der Abdeckplatte 67 befestigten Schloss 78 verbunden. Das Kabel greift in ein Loch 79 dieses Schlosses ein, wenn die Arme 36 des Erdungstrennschalters die Punkte 33 nicht berühren, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Durch das Erden des Trennschalters, das durch Drehung des Betätigungsmessers 40 im Gegenuhrzeigersinn erfolgt, erreicht man, dass auf das Kabel 98 ein Zug ausgeübt wird, so dass dieses aus dem Loch 79 herausgezogen wird. Die Abdeckplatte 67 kann dann entfernt werden.
Das bewegliche Gerüst, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, besitzt einen Unterteil mit der Vorderwand 80 und den Seitenwänden 81. Diese Seitenwände tragen die vorderen Achsen 82 und 83, auf denen die vorderen Rollen 84 und 85 angeordnet sind, die auf dem Boden 8 des festen Gerüstes in Ka- nälen 86 und 87 laufen, die seitlich der Wände 1 und 2 angebracht sind. Die Achsen werden von den beiden Stützteilen 88 und 89 gehalten, die von den Seitenwänden 81 aus weg ragen, um die hinten liegenden Rollen 90 zu halten, die ebenfalls auf dem Bodenteil 8 des festen Gerüstes laufen.
Auf diesem Unterteil ist eine Tafel 91 befestigt, die nach hinten ragende horizontale Stücke 92 und 93 besitzt und an welcher der dreiphasige Schalter 22 in Form eines einheitlichen Blocks festgemacht ist. Die Teile, welche die Schalterpole bilden und die entweder unter Spannung oder nicht unter Spannung stehen, sind ohne jede äussere Umhüllung in eine feste Isoliermasse hoher dielektrischer Festigkeit eingegossen, die damit eine Art Gehäuse für sämtliche Polstücke bildet. Dieses Gehäuse trägt einstückig seitliche Fortsätze 21a und 24a, die in zwei horizontalen Ebenen liegen, paarweise übereinander, und die Stromleiter für die Tulpenkontakte 21 und 24 aufnehmen.
Eine Schutzwand 94 verschliesst die Kammer 95, die hinter der Tafel 91 liegt und den Schalterntrieb sowie die Hilfseinrichtungen enthält. Die Schutzwand lässt sich um eine von dem festen Gerüst getragene Achse 95a verschwenken und ermöglicht nach erfolgtem Herunterklappen einen leichten Zugang zu dem Schalterantrieb und den Hilfseinrichtungen, selbst wenn die Schaltanlage in Betrieb ist.
Die Anordnung der Rollen 84,85 und 90 in Form einer Gabel ermöglicht es, dass sie beim Einschalten die Geräte des festen Gerüstes zwischen sich aufzunehmen, das sind der Kabelkasten 35, der Erdungstrennschalter und ein Teil des Stromwandlers 25. Zwei Rollen 96 mit vertikaler Achse sind am oberen Teil des Schalters angeordnet und geben eine gute seitliche Führung für das bewegliche Gerüst in dem Augenblick ab, wo das feste Gerüst und das bewegliche Gerüst ineinandergreifen.
Die Frontplatte 80 des unteren Teils des- beweglichen Gerüstes dient dazu, beim Einfahren des beweglichen Gerüstes das Betätigungsmesser 40 des Trennschalters wieder einzulegen und dient damit gleichzeitig als Sicherungsorgan für dieses Trennschaltermesser. Das Betätigungsmesser 40 kann sich nicht mehr im Gegenzeigersinne drehen und die Arme 36 des Erdungstrennschalters können auch nicht mehr die Kontaktstellen 33 berühren.
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