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Vollisolierte Hochspannungsschaltanlage Die Erfindung betrifft eine vollisolierte Hochspannungsschaltanlage mit einem Leistungsschalter. Bei solchen Schaltanlagen sind alle hochspannung- führenden Teile von einer festen Isolierstoffumhül- lung umgeben. Auf der Isolierstoffumhüllung, die vorzugsweise aus Giessharz besteht, sitzt z.
B. eine üblicherweise geerdete Metallkapselung. Mithin liegt die gesamte Spannung an einer verhältnismässig dünnen Isolierstoffschicht. Da dies auch für die Verbindungsstelle zwischen den einzelnen Geräten der Anlage gilt, müssen die dort vorhandenen Fugen mit besonders hochwertigen Isolierstoffen, z. B. mit Öl, gefüllt sein. Der Stromübergang an den Verbindungsstellen, z. B. zwischen dem Leistungsschalter und dem diesem vor- und nachgeschalteten Trennschalter, erfolgt durch Anschlussbolzen der Geräte, die im Bereich der Fugen unmittelbar oder über Kuppelkon- taktstücke verbunden sind.
Bei einer weiteren bekannten Anlage der vorgenannten Art liegen alle Geräte hintereinander in einer Reihe. Sie sind formschlüssig miteinander verbunden und stützen sich mit Rollen gegen Schienen oder ein Traggerüst ab. Da sie im Hinblick auf Stromkräfte auch in anderen Richtungen als gegen die Schienen festgelegt sein müssen, ist es notwendig, Fertigungstoleranzen der Geräte untereinander und gegenüber den Abstützungs- und Befestigungsstellen durch Nacharbeiten und Justieren auszugleichen. Nur dadurch kann nämlich bei der bekannten Anlage ohne starke mechanische Spannungen die Dichtigkeit der Fugen erreicht werden, die für die Bewahrung der Fugenfüllung während langer Betriebszeiten erforderlich ist. Solche Anpassungsarbeiten verteuern jedoch die Anlage ganz erheblich.
Sie machen es ausserdem unmöglich, einzelne Geräte schnell auszutauschen. Man könnte die notwendige Dichtigkeit der Fugen auch dadurch erreichen, dass Herstellungstoleranzen für die Geräte durch flexible Dichtungsglieder, z. B. Gummimanschetten oder Wellrohre aus Metall ausgeglichen werden. Da die flexiblen Dichtungsglieder keine Kräfte übertragen können, müssen hierbei die Geräte jeweils für sich gegen Stromkräfte abgestützt werden. Daraus ergibt sich eine unerwünscht grosse Zahl von Befestigungsstellen.
Ausserdem sind die Dichtungsglieder selbst kostspielig, so dass diese Bauweise insgesamt ebenfalls einen zu grossen Aufwand erfordert.
Ziel der Erfindung ist, eine vollisolierte Hochspannungsschaltanlage zu ermöglichen, bei der die Dichtigkeit der Fugen unter Berücksichtigung von Herstellungstoleranzen in möglichst einfacher Weise erreicht wird. Aus diesem Grunde geht die Erfindung aus von einer vollisolierten Hochspannungsschaltanlage mit einem Leistungsschalter, deren einzelne Teile formschlüssig miteinander verbunden sind. Erfin- dungsgemäss wird der Leistungsschalter von Teilen der Anlage getragen und diese Teile sind schwenkbar angeordnet.
Wenn vorstehend gesagt wurde, dass die Teile der Anlage formschlüssig miteinander verbunden sind, so bezieht sich dies auf den Fall der fertig montierten Anlage. Vor dem Einbau des Leistungsschalters sind die Teile wegen der schwenkbaren Anordnung dagegen frei beweglich. Sie können sich deshalb in ihrer Lage den beiden Anschlussstellen des Leistungsschalters anpassen. Dadurch werden Fertigungstoleranzen ausgeglichen, und es können keine mechanischen Spannungen beim Zusammenbau entstehen.
Nach dem Zusammenbau der Anlage bilden dagegen alle Teile einen starren Körper, so dass nur wenige Befestigungsstellen benötigt werden. Über die
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formschlüssige Verbindung an den Fugen können die notwendigen Stützkräfte für die Teile der Anlage, die nicht selbst abgestützt sind, wie z. B. der Leistungsschalter, übertragen werden.
Die beiden Verbindungsstellen des Leistungsschalters mit anderen Teilen liegen zweckmässig auf der gleichen Seite des Leistungsschalters. Der Leistungsschalter kann dann leicht an- und abgebaut werden, ohne dass andere Teile der Schaltanlage demontiert werden müssen. Die Anschlussflächen können z. B. in einer gemeinsamen, parallel zur Lei- stungsschalterachse verlaufenden Ebene liegen. Es ist aber auch möglich, dass die Ebenen der An- schlussflächen gegeneinander geneigt sind. Es muss nur sichergestellt sein, dass durch die Neigung der Ebenen keine Hinterschneidungen entstehen, die den Anbau bzw.
Ausbau des Leistungsschalters beeinträchtigen.
Im allgemeinen dürfte es vorteilhaft sein, wenn der Leistungsschalter von den Trennschaltern getragen wird, weil dies i. a. die dem Leistungsschalter benachbarten Teile sind, und somit die Stützkräfte für das Gewicht des Leistungsschalters usw. nur durch wenige Teile übertragen werden müssen. Die Schwenkachsen der Trennschalter verlaufen mit Vorteil parallel zueinander. Sie können z. B. von den Antriebswellen der Trennschalter gebildet werden. Zweckmässig ist eine Schwenkachse ortsfest, die andere dagegen beweglich gelagert.
Bei einer Anlage mit mehrpoligen Schaltern, deren Pole baulich voneinander getrennt sind, sind die Trennschalterpole vorzugsweise unabhängig voneinander um eine gemeinsame Antriebswelle schwenkbar angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass für jeden Pol die Toleranzen unabhängig von den anderen Polen ausgeglichen werden können,. obwohl nur ein einziger Antriebsmotor für die drei Pole benötigt wird.
Vorzugsweise wird der Leistungsschalter mit Hilfe von zwei Bügeln gegen die Trennschalter gedrückt. Die Bügel sind zweckmässig U-förmig ausgebildet. Sie können an den Trennschaltern ihrerseits schwenkbar befestigt sein und sind so leicht anzubringen bzw. zu lösen.
Die Leistungsschalter und Trennschalter müssen bei der Erfindung nicht unmittelbar miteinander verbunden sein. Es ist auch möglich, zwischen ihnen Wandler anzuordnen, ohne dass der bei der Erfindung mögliche Ausgleich der Fertigungstoleranzen beeinträchtigt wird.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel, beschrieben. Dabei zeigen die Fig. 1 bis- 6 schematisch eine vollisolierte Hochspannungsschaltanlage nach der Erfindung mit verschiedenen Stellungen der Einzelteile zueinander. In den Fig. 7 bis 11 ist der Aufbau zweier Zellen in Vorder- und Seitenansicht sowie eine vergrössert gezeichnete Einzelheit der Schwenkachsenbefestigung zu sehen. Die in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Schaltanlage besteht aus den Sammelschienen 1, von denen die Abzweigleitungen 2 zu einem Trennschalter 3 führen.
An diesen schliesst sich über einen Wandler 4 ein Leistungsschalter 5 an. Dieser ist über einen weiteren Wandler 6 mit einem Trennschalter 7 verbunden, in den ein Kabel 8 mündet.
Alle genannten Geräte besitzen eine Giessharz- umhüllung der hochspannungsführenden Teile und eine geerdete Metallkapselung. Die Fugen 10 an den Stossstellen zwischen den Geräten sind mit Isolieröl gefüllt. Sie umgeben die schematisch angedeuteten Anschlussbolzen 11, die durch nicht dargestellte Kup- pelkontaktstücke verbunden sein können. Die Kup- pelkontaktstücke greifen über die einander zugekehrten, kugelförmig abgerundeten Ecken benachbarter Anschlussbolzen und ermöglichen einen gewissen seitlichen Versatz der Anschlussbolzen, d. h.
senkrecht zur Richtung der Bolzenachse.
Besondere flexible Abdichtungen der Fugen sind nicht vorgesehen. Die Geräte sind vielmehr formschlüssig miteinander verbunden, wobei nicht dargestellte Flansche an der Metallkapselung mit Hilfe von Schrauben oder dgl. gegeneinander gepresst werden.
Das Gehäuse des Leistungsschalters 5 ist ein länglicher Körper, dessen Achse 15 in vertikaler Richtung verläuft. Die Anschlüsse des Schalters liegen auf der den Trennschaltern zugekehrten Seite des Gehäuses. Die Anschlussbolzen 11 verlaufen dort auf zwei parallelen Geraden senkrecht zur Achse 15 des Leistungsschalters.
Die Anschlussbolzen 11 jedes der beiden Trennschalter 3 und 7 schliessen dagegen einen rechten Winkel miteinander ein. Sie sind in der Einschaltstellung durch nicht dargestellte Trennmesser im Innern der Trennschalter verbunden, die durch Antriebswellen 16 und 17 betätigt werden.
Die Antriebswellen 16 und 17 verlaufen senkrecht zu der Ebene, die durch die beiden parallelen Geraden der Achsen der Anschlussbolzen des Leistungsschalters 5 bestimmt ist. Sie dienen als einzige Befestigung der dargestellten Geräte, da keine weitere Abstützung der Geräte vorgesehen ist. Auch der Leistungsschalter 5 wird von den Trennschaltern 3 und 7 getragen. Er wird mit zwei U-förmigen Bügeln 20, die am oberen und unteren Ende des Leistungsschalters zu beiden Seiten jeweils in Höhe der Anschlussbolzen 11 verlaufen, gegen die Trennschalter gepresst. Die Bügel sind an den Trennschaltern bei 21 und 22 gelenkig gelagert.
Die Welle 16 ist fest, die Welle 17 dagegen federnd gelagert. Die Lagerung kann z. B. an einem Gerüst erfolgen. In dem Gerüst können auch die notwendigen Steuerungseinrichtungen für den Betrieb der Anlage untergebracht sein.
Die Trenner 3 und 7 sind um die Antriebswellen 16 und 17 schwenkbar, und zwar jeder Pol der Trennschalter für sich, um Herstellungsungenauigkeiten. der einzelnen Geräte auszugleichen, wie im folgenden anhand der Figuren 2 bis 6 ausgeführt wird.
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Die Massabweichungen sind dabei der Deutlichkeit halber stark übertrieben dargestellt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist angenommen, dass alle Geräte genau die richtigen Abmessungen aufweisen. In diesem Fall sitzt der den Sammelschienen 1 zugekehrte Trennschalter 3 ebenso wie der zum Kabel 8 führende Trennschalter 7 genau im Lot zu dem Leistungsschalter 5. Die Anschluss- flansche des Leistungsschalters liegen in einer gemeinsamen Ebene, die parallel zur Leistungsschalterachse verläuft. Ebenso liegen auch die dem Leistungsschalter zugekehrten Anschlussflansche der Trennschalter in einer gemeinsamen Ebene parallel zur Leistung sschalterachse 15.
Bei der Darstellung nach Fig. 2 sind die Ebenen der Anschlussflansche des Leistungsschalters gegen- über der Leistungsschalterachse 15 geneigt. Der Abstand des Flansches von dieser Achse ist am unteren Rand des unteren Anschlussbolzens grösser als am oberen Rand. Am oberen Anschlussbolzen liegt der umgekehrte Fall vor. Der Trennschalter 3 ist mit dem Wandler 4 im Uhrzeigersinn, der Trennschalter 7 mit dem Wandler 6 dagegen entgegen dem Uhrzeigersinn um die Antriebswelle 16 bzw. 17 geschwenkt.
Unter Ausnutzung des in den Fugen zulässigen seitlichen Versatzes bei 28 und 29 kann dadurch die Winkelabweichung der Leistungsschalterflansche gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 ausgeglichen werden. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich für den Fall, dass die Fugen 25 und 26 zwischen den Tren- nern und den Wandlern geneigt sind.
Bei der Darstellung nach Fig. 3 sind die Ebenen der Flansche am Leistungsschalter 5 im umgekehrten Sinn zu der Darstellung nach Fig. 2 gegenüber der Achse 15 geneigt. Diese Abweichung wird durch die dargestellte umgekehrte Schwenkung der Trenner 3 und 7 im Vergleich zu der nach Fig. 2 unter Ausnutzung des zulässigen seitlichen Versatzes bei 27 und 28 ausgeglichen.
Bei der Darstellung nach Fig. 4 sind beide An- schlussflansche im gleichen Sinn gegenüber der Achse 15 geneigt, so dass ihre Ebenen annähernd parallel liegen. Diese Abweichungen können durch eine Schwenkung beider Trennschalter 3 und 7 um ihre Antriebswellen 16 und 17 entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeglichen werden. Der seitliche Versatz in den Fugen ist dabei im Vergleich zu den vorhergehenden Fällen so gering, dass er nicht dargestellt wurde. Er kann z. B. in den Fugen bei 25 und 26 zwischen den Trennern und den Wandlern ohne weiteres aufgenommen werden.
Eine entsprechende Schwenkung der Trenner im umgekehrten Sinne wird dann ausgeführt, wenn die Ebenen der An- schlussflansche im Gegensinn geneigt sind. Es können auch Abweichungen der Flansche ausgeglichen werden, die nicht, wie dargestellt, gleich gross sind.
Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist angenommen, dass die Länge des Wandlers 4 das Grösstmass, die des Wandlers 6 das Kleinstmass aufweist. Die Trennschalter 3 und 7 sind zum Ausgleich dieser Abwei- chungen gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Fall verschieden weit entgegen dem Uhrzeigersinn um ihre Achsen 16 und 17 geschwenkt. Der dabei in den Fugen bei 25 und 26 auftretende seitliche Versatz ist ebenfalls gegenüber den anderen dargestellten Fällen mit Unparallelitäten der Flanschebenen verschwindend klein und deshalb in der Figur nicht dargestellt.
Die in Fig. 6 dargestellte Anlage besitzt ebenso wie die Anordnung nach Fig.5 einen Wandler 4, dessen Länge das Grösstmass aufweist, während der Wandler 6 die kleinste zulässige Länge besitzt. Aus- serdem ist vorausgesetzt, dass die Anschlussebenen des Leistungsschalters gegenüber der Achse 15 geneigt sind. Zum Ausgleich dieser Massabweichungen sind die Trennschalter 3 und 7 um unterschiedliche Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn um die Achsen 16 und 17 geschwenkt.
Da der übertrieben gross gezeichnete seitliche Versatz bei 27 und 28 im Rahmen des Zulässigen liegt, ist auch für diesen Fall noch ein dichter, formschlüssiger Abschluss der Fugen an den Stossstellen möglich.
Durch die Erfindung können somit die verschiedensten Massabweichungen an den einzelnen Geräten der Anlage ausgeglichen werden. Man erhält dadurch die Möglichkeit, auch bei wirtschaftlich tragbaren Herstellungstoleranzen, vor allem für Längenabmessungen und Parallelitäten der die Fugen begrenzenden Teile, dichte Fugen ohne flexible Verbindungsglieder zu erreichen.
Der in den Figuren 7 und 8 in einer Vorder- und Seitenansicht dargestellte Abzweig 31 einer dreipha- sigen vollisolierten Hochspannungsschaltanlage sitzt in einem Gerüst 32, das mit Blech umkleidet sein kann. Er ist mit den Sammelschienen 33 über Abzweigstücke 34 verbunden. Diese führen zu den einzelnen Polen des sammelschienenseitigen Trennschalters 36. Der Trenner 36 besitzt, wie Fig. 8 zeigt, zwei rechtwinklig zueinander stehende Anschlussbolzen 38 und 39, die von Fugen 40 und 41 eingeschlossen sind. Die Fugen verlaufen im wesentlichen in radialer Richtung. Sie sind z.
B. mit Isolieröl gefüllt. Die beiden Anschlussbolzen 38 und 39 können durch ein nicht dargestelltes bewegliches Schaltstück verbunden werden, das im Innern eines Giessharzgehäuses angeordnet ist, auf dem eine geerdete Metallkapselung sitzt.
Hinter dem Trennschalter 36 folgt in Richtung des Energieflusses von der Sammelschiene aus der Leistungsschalter 42. Dieser besitzt ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse, dessen Achse bei 43 angedeutet ist. Seitlich an dem Gehäuse sitzen zwei parallel zueinander verlaufende Anschlussbolzen 44 und 45, die die Verbindung zu dem oberen Trennschalter 36 (Sammelschienenseite) und einem unteren Trennschalter 50 (Kabelseite) darstellen. Im Zuge dieser Verbindung liegen beim Ausführungsbeispiel ferner zwei Wandler 46 und 47.
Für den Fall, dass keine Wandler benötigt werden, sind Leistungsschalter 42 und Trennschalter 36 und 50 unmittelbar ver-
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bunden. Der Leistungsschalter 42 wird mit zwei an den Trennschaltern 36 und 50 schwenkbar befestigten Bügeln 66 und 67 gegen die Trennschalter gezogen. Er ist nicht am Gerüst 32 befestigt, sondern er wird nur von den Trennschaltern getragen.
Der Trennschalter 50 kann ebenso aufgebaut sein wie der Trennschalter 36, so dass er nicht näher beschrieben werden muss. Er ist spiegelbildlich zum Trenner 36 angeordnet und führt zu einem Kabelend- verschluss 51, der das Ende der abgehenden Leitung darstellt.
Fig.9 zeigt in vergrössertem Massstab Einzelheiten der Abstützung der Trennschalter im Gerüst 32. Daraus ist zu ersehen, dass die Antriebswelle 55 des Trennschalters 36 starr im Gerüst 32 der Hochspannungsschaltanlage festgelegt ist. Das zugehörige Wälzlager wird nämlich von einem Lagerschild 56 gehalten, das unmittelbar mit dem Gerüst 32 verschraubt ist. Die Welle 62 des Trennschalters 50 wird dagegen von einem Lagerschild 63 gehalten, das gegenüber dem Gerüst 32 beweglich ist und unter der Wirkung eines Tellerfederstapels 57 steht. Der Stapel 57 ist durch eine Hülse 58 abgedeckt. Seine Vorspannung ist durch den Schraubenbolzen 59 mit der Kontermutter 60 einstellbar.
Eine nichtdargestellte Führung sorgt dafür, dass sich das Lager der Welle 62 nur in Richtung der Achse 43 des Leistungsschalters 42 bewegen kann.
Wenn sich die Anlage erwärmt, beispielsweise durch einen hohen Betriebsstrom, so dehnen sich sämtliche Anlageteile aus, da sie aus Stoffen mit einem positiven Temperaturausdehnungskoeffizienten bestehen. Hierbei kann der Leistungsschalter 42 in der Achse seiner Anschlussbolzen 44 und 45 ausweichen, da er in dieser Richtung nur durch die Bügel 66 und 67 gegenüber den Trennschaltern festgelegt ist, nicht aber gegenüber dem Gerüst 32, und die Wärmedehnung der Bügel 66, 67 der Wärmedehnung der von ihnen umfassten Anlageteile angepasst sein kann.
Somit können in dieser Richtung keine Wärmespannungen auftreten.
Die Sammelschiene wird von der Trennschalterwelle 55 getragen und kann deshalb bei Temperatur- änderungen nach oben ausweichen, ohne zu Spannungen zu führen. In Richtung der Achse 43 des Leistungsschalters 42 kann sich auch der entsprechende Befestigungspunkt 62 des Trennschalters 50 verhältnismässig frei bewegen. Durch die Feder 57 ist eine so grosse Bewegungsmöglichkeit vorgegeben, dass auch in Richtung der Achse 43 des Leistungsschalters 42 keine Wärmespannungen vorkommen können.
Hierbei wirkt sich die Anordnung des Leistungsschalters senkrecht zu den ihm zugekehrten Anschlussbolzen der Trennschalter insofern günstig aus, als die Abmessungen und damit die Wärmedeh- nungen der Anlage nicht in einer Richtung besonders gross sind.
Die in den Figuren 10 und 11 dargestellte Anlage entspricht in den Grundzügen der Anordnung nach den Fig. 7 bis B. Die Sammelschiene 70 wird von dem einen Trennschalter 71 getragen. Der andere Trennschalter 72 steht mit einem Stromwandler 73 in Verbindung. Dieser führt zu einem Kabelan- schlusskasten 75, in den die Kabel 76 und 77 führen. Die dem Leistungsschalter zugekehrten Anschlussbolzen der Trennschalter, die in der Figur der Klarheit wegen weggelassen sind, liegen parallel zueinander. Sie stehen rechtwinklig zur Achse 80 des im wesentlichen rohrförmigen Leistungsschalters 81.
Zur Befestigung des Leistungsschalters dienen die Bügel 82 und 83. Das Gerüst 84 der Anlage besteht aus verschweissten Profileisen.
Der obere Trennschalter 71 ist mit der festen Welle 85 gehalten, die starr im Gerüst 84 befestigt ist. Von dieser Welle werden im wesentlichen alle Kräfte aufgenommen, die in der Anlage vorkommen können. Von besonderer Bedeutung sind dabei das Gewicht der Sammelschienen 70 und die gegebenenfalls von diesen ausgeübten Stromkräfte. Da die Sammelschienenschwerpunkte auf einer Geraden durch die Wellen 85 und 87 liegen, können keine Drehmomente um die Welle 85 auftreten, die die Verbindungsstellen zwischen den Geräten beanspruchen.
Der Trennschalter 72 ist an der Welle 87 aufgehängt, die im Gerüst 84 mit Hilfe des von der Feder 88 getragenen Lagerbockes 86 beweglich angebracht ist. Wärmespannungen können somit nicht auftreten, da nach allen Richtungen, ausgehend von der Welle 85 als einzigem Fixpunkt der Anlage, für eine ausreichende Bewegungsmöglichkeit gesorgt ist. Der von der Anlage beanspruchte Raum ist gut genutzt. Der Leistungsschalter ist ohne Ausbau anderer Geräte leicht zu montieren und zu warten.
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Fully insulated high-voltage switchgear The invention relates to a fully insulated high-voltage switchgear with a circuit breaker. In such switchgear, all high-voltage parts are encased in a solid insulating material. On the Isolierstoffumhüllung, which is preferably made of cast resin, sits z.
B. a usually grounded metal enclosure. The entire voltage is therefore applied to a relatively thin layer of insulating material. Since this also applies to the connection point between the individual devices in the system, the joints there must be covered with particularly high-quality insulating materials, e.g. B. be filled with oil. The current transfer at the connection points, e.g. B. between the circuit breaker and the upstream and downstream disconnector, is done by connecting bolts of the devices, which are connected directly in the area of the joints or via coupling contact pieces.
In a further known system of the aforementioned type, all devices are one behind the other in a row. They are positively connected to one another and support themselves with rollers against rails or a supporting structure. Since they have to be fixed in other directions than against the rails with regard to current forces, it is necessary to compensate for manufacturing tolerances of the devices with one another and with respect to the support and fastening points by reworking and adjusting. Only in this way can the tightness of the joints be achieved in the known system without strong mechanical stresses, which is necessary for the preservation of the joint filling during long operating times. However, such adaptation work makes the system very expensive.
They also make it impossible to replace individual devices quickly. You could also achieve the necessary tightness of the joints that manufacturing tolerances for the devices by flexible sealing members, z. B. rubber sleeves or corrugated metal pipes are compensated. Since the flexible sealing members cannot transmit any forces, the devices must each be supported against current forces. This results in an undesirably large number of fastening points.
In addition, the sealing members themselves are expensive, so that this type of construction also requires too much effort overall.
The aim of the invention is to enable a fully insulated high-voltage switchgear in which the tightness of the joints is achieved in the simplest possible way, taking manufacturing tolerances into account. For this reason, the invention is based on a fully insulated high-voltage switchgear with a circuit breaker, the individual parts of which are positively connected to one another. According to the invention, the circuit breaker is carried by parts of the system and these parts are arranged to be pivotable.
If it was said above that the parts of the system are positively connected to one another, this relates to the case of the fully assembled system. Before the circuit breaker is installed, however, the parts can move freely because of the pivoting arrangement. You can therefore adapt your position to the two connection points of the circuit breaker. This compensates for manufacturing tolerances, and no mechanical stresses can arise during assembly.
On the other hand, after the system has been assembled, all parts form a rigid body, so that only a few fastening points are required. About the
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Positive connection at the joints can provide the necessary supporting forces for the parts of the system that are not supported by themselves, such as B. the circuit breaker, are transmitted.
The two connection points of the circuit breaker with other parts are expediently on the same side of the circuit breaker. The circuit breaker can then be easily installed and removed without having to dismantle other parts of the switchgear. The connection surfaces can, for. B. lie in a common plane running parallel to the circuit breaker axis. However, it is also possible for the planes of the connection surfaces to be inclined with respect to one another. It only has to be ensured that the inclination of the levels does not result in undercuts that would impair the extension or
Impair the removal of the circuit breaker.
In general, it should be advantageous if the circuit breaker is carried by the disconnectors because this i. a. the parts adjacent to the circuit breaker, and thus the supporting forces for the weight of the circuit breaker etc. only have to be transmitted through a few parts. The pivot axes of the disconnectors are advantageously parallel to one another. You can e.g. B. formed by the drive shafts of the circuit breaker. One swivel axis is expediently fixed, while the other is movably supported.
In a system with multi-pole switches, the poles of which are structurally separated from one another, the disconnector poles are preferably arranged to be pivotable about a common drive shaft independently of one another. This has the advantage that the tolerances for each pole can be compensated independently of the other poles. although only a single drive motor is required for the three poles.
The circuit breaker is preferably pressed against the disconnector with the aid of two brackets. The brackets are expediently U-shaped. They can in turn be pivotably attached to the disconnectors and are therefore easy to attach or detach.
The circuit breakers and disconnectors do not have to be directly connected to one another in the invention. It is also possible to arrange transducers between them without impairing the compensation of the manufacturing tolerances, which is possible with the invention.
To explain the invention, an exemplary embodiment is described below with reference to the drawing. 1 to 6 show schematically a fully insulated high-voltage switchgear according to the invention with the individual parts in different positions relative to one another. In FIGS. 7 to 11, the structure of two cells can be seen in front and side views as well as an enlarged detail of the pivot axis fastening. The switchgear shown in FIGS. 1 to 6 consists of busbars 1, from which branch lines 2 lead to a disconnector 3.
A power switch 5 is connected to this via a converter 4. This is connected via a further converter 6 to a circuit breaker 7 into which a cable 8 opens.
All of the devices mentioned are encased in cast resin for the high-voltage parts and an earthed metal enclosure. The joints 10 at the joints between the devices are filled with insulating oil. They surround the schematically indicated connection bolts 11, which can be connected by coupling contact pieces (not shown). The coupling contact pieces reach over the spherical rounded corners of adjacent connecting bolts that face one another and allow a certain lateral offset of the connecting bolts, i.e. H.
perpendicular to the direction of the bolt axis.
Special flexible seals of the joints are not provided. Rather, the devices are positively connected to one another, with flanges (not shown) on the metal encapsulation being pressed against one another with the aid of screws or the like.
The housing of the circuit breaker 5 is an elongated body, the axis 15 of which runs in the vertical direction. The connections of the switch are on the side of the housing facing the disconnectors. The connecting bolts 11 run there on two parallel straight lines perpendicular to the axis 15 of the circuit breaker.
The connecting bolts 11 of each of the two disconnectors 3 and 7, however, enclose a right angle with one another. In the switched-on position, they are connected by disconnecting knives (not shown) inside the disconnector, which are actuated by drive shafts 16 and 17.
The drive shafts 16 and 17 run perpendicular to the plane which is determined by the two parallel straight lines of the axes of the connecting bolts of the circuit breaker 5. They serve as the only fastening of the devices shown, since no further support for the devices is provided. The circuit breaker 5 is also carried by the disconnectors 3 and 7. It is pressed against the disconnector with two U-shaped brackets 20, which run at the upper and lower ends of the circuit breaker on both sides at the level of the connection bolts 11. The brackets are hinged to the disconnectors at 21 and 22.
The shaft 16 is fixed, but the shaft 17 is resiliently mounted. The storage can e.g. B. be done on a scaffold. The necessary control devices for operating the system can also be accommodated in the framework.
The disconnectors 3 and 7 are pivotable about the drive shafts 16 and 17, each pole of the disconnector for itself, to avoid manufacturing inaccuracies. to compensate for the individual devices, as explained below with reference to FIGS. 2 to 6.
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The dimensional deviations are shown greatly exaggerated for the sake of clarity.
In the system shown in Fig. 1, it is assumed that all devices have exactly the correct dimensions. In this case, the disconnector 3 facing the busbars 1, like the disconnector 7 leading to the cable 8, is exactly perpendicular to the circuit breaker 5. The connection flanges of the circuit breaker lie in a common plane that runs parallel to the circuit breaker axis. Likewise, the connection flanges of the disconnectors facing the circuit breaker also lie in a common plane parallel to the circuit breaker axis 15.
In the illustration according to FIG. 2, the planes of the connection flanges of the circuit breaker are inclined with respect to the circuit breaker axis 15. The distance between the flange and this axis is greater at the lower edge of the lower connecting bolt than at the upper edge. The reverse is the case at the upper connection bolt. The isolating switch 3 with the converter 4 is pivoted clockwise, the isolating switch 7 with the converter 6, on the other hand, is pivoted counterclockwise about the drive shaft 16 and 17, respectively.
By making use of the lateral offset at 28 and 29 permissible in the joints, the angular deviation of the circuit breaker flanges compared to the illustration according to FIG. 1 can be compensated for. Similar conditions arise in the event that the joints 25 and 26 are inclined between the dividers and the transducers.
In the illustration according to FIG. 3, the planes of the flanges on the circuit breaker 5 are inclined relative to the axis 15 in the opposite sense to the illustration according to FIG. This deviation is compensated for by the illustrated reversed pivoting of the separators 3 and 7 compared to that according to FIG. 2 using the permissible lateral offset at 27 and 28.
In the illustration according to FIG. 4, both connection flanges are inclined in the same sense with respect to the axis 15, so that their planes are approximately parallel. These deviations can be compensated for by pivoting both disconnectors 3 and 7 about their drive shafts 16 and 17 counterclockwise. The lateral offset in the joints is so small compared to the previous cases that it was not shown. He can z. B. be included in the joints at 25 and 26 between the isolators and the transducers easily.
A corresponding pivoting of the isolator in the opposite direction is carried out when the planes of the connection flanges are inclined in the opposite direction. It is also possible to compensate for deviations in the flanges that are not of the same size, as shown.
In the case of the arrangement according to FIG. 5, it is assumed that the length of the transducer 4 is the greatest and that of the transducer 6 is the smallest. To compensate for these deviations, the disconnectors 3 and 7 are pivoted counterclockwise to different degrees about their axes 16 and 17 compared to the case shown in FIG. The lateral offset occurring in the joints at 25 and 26 is also negligibly small compared to the other cases shown with non-parallelism of the flange planes and is therefore not shown in the figure.
The system shown in FIG. 6, like the arrangement according to FIG. 5, has a transducer 4, the length of which has the greatest dimension, while the transducer 6 has the smallest permissible length. It is also assumed that the connection levels of the circuit breaker are inclined with respect to axis 15. To compensate for these dimensional deviations, the disconnectors 3 and 7 are pivoted counterclockwise about the axes 16 and 17 by different angles.
Since the exaggeratedly large lateral offset at 27 and 28 is within the permissible range, a tight, form-fitting closure of the joints at the joints is also possible in this case.
With the invention, a wide variety of dimensional deviations can be compensated for in the individual devices in the system. This gives the possibility of achieving tight joints without flexible connecting links, even with economically viable manufacturing tolerances, especially for length dimensions and parallelism of the parts delimiting the joints.
The branch 31 of a three-phase fully insulated high-voltage switchgear, shown in a front and side view in FIGS. 7 and 8, sits in a frame 32 which can be clad with sheet metal. It is connected to the busbars 33 via branch pieces 34. These lead to the individual poles of the busbar-side disconnector 36. As FIG. 8 shows, the disconnector 36 has two connection bolts 38 and 39 which are at right angles to one another and which are enclosed by joints 40 and 41. The joints run essentially in the radial direction. You are e.g.
B. filled with insulating oil. The two connecting bolts 38 and 39 can be connected by a movable contact piece (not shown) which is arranged inside a cast resin housing on which a grounded metal encapsulation is seated.
The circuit breaker 42 follows behind the disconnector 36 in the direction of the flow of energy from the busbar. This circuit breaker has an essentially tubular housing, the axis of which is indicated at 43. On the side of the housing are two connecting bolts 44 and 45 that run parallel to one another and represent the connection to the upper disconnector 36 (busbar side) and a lower disconnector 50 (cable side). In the course of this connection, there are also two converters 46 and 47 in the exemplary embodiment.
In the event that no converters are required, circuit breakers 42 and disconnectors 36 and 50 are immediately
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bound. The circuit breaker 42 is pulled against the circuit breaker with two brackets 66 and 67 pivotably attached to the circuit breakers 36 and 50. It is not attached to the frame 32, it is only supported by the circuit breakers.
The circuit breaker 50 can be constructed in the same way as the circuit breaker 36, so that it does not have to be described in more detail. It is arranged in a mirror image of the isolator 36 and leads to a cable end seal 51, which represents the end of the outgoing line.
9 shows, on an enlarged scale, details of the support of the disconnectors in the frame 32. It can be seen from this that the drive shaft 55 of the disconnector 36 is rigidly fixed in the frame 32 of the high-voltage switchgear. The associated roller bearing is namely held by a bearing plate 56 which is screwed directly to the frame 32. The shaft 62 of the circuit breaker 50, on the other hand, is held by a bearing plate 63 which is movable with respect to the frame 32 and is under the action of a disk spring stack 57. The stack 57 is covered by a sleeve 58. Its preload can be adjusted by means of the screw bolt 59 with the lock nut 60.
A guide (not shown) ensures that the bearing of the shaft 62 can only move in the direction of the axis 43 of the circuit breaker 42.
When the system heats up, for example due to a high operating current, all system parts expand because they consist of substances with a positive coefficient of thermal expansion. Here, the circuit breaker 42 can move in the axis of its connecting bolts 44 and 45, since it is only fixed in this direction by the brackets 66 and 67 with respect to the circuit breakers, but not with respect to the frame 32, and the thermal expansion of the brackets 66, 67 of the thermal expansion can be adapted to the system components they comprise.
This means that no thermal stresses can occur in this direction.
The busbar is carried by the disconnector shaft 55 and can therefore move upwards in the event of temperature changes without causing tension. In the direction of the axis 43 of the circuit breaker 42, the corresponding fastening point 62 of the disconnector 50 can also move relatively freely. The spring 57 provides such a large possibility of movement that no thermal stresses can occur in the direction of the axis 43 of the circuit breaker 42 either.
The arrangement of the circuit breaker perpendicular to the connecting bolts of the disconnector facing it has a favorable effect insofar as the dimensions and thus the thermal expansions of the system are not particularly large in one direction.
The system shown in FIGS. 10 and 11 corresponds in its basic features to the arrangement according to FIGS. 7 to B. The busbar 70 is carried by the one isolating switch 71. The other circuit breaker 72 is connected to a current transformer 73. This leads to a cable connection box 75 into which the cables 76 and 77 lead. The connection bolts of the disconnectors facing the circuit breaker, which have been omitted in the figure for the sake of clarity, are parallel to one another. They are at right angles to the axis 80 of the essentially tubular circuit breaker 81.
Brackets 82 and 83 are used to secure the circuit breaker. The frame 84 of the system consists of welded profile iron.
The upper circuit breaker 71 is held by the fixed shaft 85 which is rigidly fastened in the frame 84. Essentially all forces that can occur in the system are absorbed by this wave. The weight of the busbars 70 and the current forces which may be exerted by them are of particular importance. Since the center of gravity of the busbars lie on a straight line through the shafts 85 and 87, no torques can occur around the shaft 85, which would stress the connection points between the devices.
The disconnector 72 is suspended from the shaft 87, which is movably mounted in the frame 84 with the aid of the bearing block 86 carried by the spring 88. Thermal stresses can therefore not occur, since there is sufficient possibility of movement in all directions, starting from the shaft 85 as the only fixed point of the system. The space required by the system is well used. The circuit breaker is easy to assemble and maintain without removing other devices.