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Die
Erfindung betrifft eine Mittelspannungsschaltanlage mit Eingießpolteilen
und Einfahrkontaktanordungen gemäß Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Mittelspannungsschaltanlagen
bestehen insgesamt aus den Stromverteilerelementen mit entsprechenden
Steckkontaktanordnungen, sogenannte Einfahrkontakten, über die
das Schalterpolteil mit integrierter Schaltkammer u.a. auch Vakuumschaltkammer
mit der Stromverteileranordnung kontaktierbar ist.
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Die
Schalterpolteile bzw Eingießpolteile
enthalten bei Mittelspannungsschaltanlagen sogenannte Vakuumschaltkammern
die in Isolationsvergüsse eingebracht
sind und Polteile genannt werden. Die Polteile selbst sind auf Antriebsgehäusen aufgebaut. Von
unten werden die Polteile mit den Antriebstangen für die Kontaktbetätigung der
Vakuumschaltkammer versehen.
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Die
Polteile sind jeweils mit einem Antriebsgestänge für die Kontaktbetätigung der
Schaltkammer versehen.
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Aus
der
DE 196 15 297
A1 geht ein Schaltfeld mit Schutterblenden hervor, bei
welcher einfahrbare Schalter bekannt sind. Dabei sind aber lediglich einzelne
Trennwände
mit durchgreifenden Durchbrüchen
versehen.
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Da
die besagten Öffnungen
durchfahrbar konstruiert sind, können
im Kurzschlussfall Rückzündungen
entstehen bzw. durchschlagen.
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Zumeist
im rechten Winkel zur Längsachse des
Polteiles mit integrierter Schaltkammer, u.a. Vakuumschaltkammer,
ragen im oberen Bereich und im unteren Bereich des Polteiles jeweils
ein elektrischer Anschlusskontakt heraus. An diese Anschlusskontakte
werden Kontaktarme mit Isoliergehäuse angesetzt.
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Über diese
Kontaktarme mit Isoliergehäuse wird
der Schalter mit den Gegenkontakten im Schaltfeld galvanisch leitend
verbunden und damit an das Mittelspannungsleitungsnetz angeschlossen.
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Um
diese externen Kontakte am Polteil anzubringen sind Kontaktarme
mit becherförmigem
Isoliergehäuse
vorgesehen. Innerhalb dieser sind nun die komplementären Kontakte
einschließlich
Strombahn, von der Schaltkammer kommend, angeordnet. Diese Kontaktanordnungen
werden auch als Einfahrkontakte bezeichnet.
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Beim
Bedienen der Schaltanlage werden die Gegenkontakte im Schaltfeld
so mit den Kontakten der Einfahrkontakte am Kontaktarm – am Polteil – kontaktiert,
bis die Kontakte stromschlüssig
ineinandergreifen.
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Schalter
dieser Art werden als sogenannte Leistungsschalter bezeichnet und
müssen
unter Last, oder im besonderen Fall auch im Kurzschlussfall und
Lichtbogenauswirkung im Schaltfeld schalten.
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Nachteilig
ist bei bekannten Vorgehensweisen, dass es bei der gewählten Schaltfeldkonstruktion
im Fall von Lichtbogenfehlern z.B. im Kabelanschlussbereich durch
das durch das Schaltfeld strömenden
Lichtbogenplasma es auch zu Rückzündungen
im Bereich der Gegenkontakte (im Schaltfeld) kommen kann.
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Ein
Lichtbogenfehler ist im Prinzip nur im Kabelanschlussraum einer
luftisolierten Anlage möglich.
In bekannten Bauformen kommt es infolgedessen zu einer Ausbreitung
des Lichtbogenplasmas in den Leistungsschalterraum bis in den Einfahrkontakt hinein.
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Aufgrund
von möglichen
Rückzündungen
im Bereich der Kontaktverbindung Gegenkontakt/Auffahrkontakt, hervorgerufen
durch eine anstehende Plasmawolke in Verbindung mit anstehenden
Wiederkehrspannung nach dem Ausschalten des Leistungsschalters,
kann es zu einem Totalausfall der Schaltanlage kommen. Hierbei befindet
sich der Kurzschlußort
oberhalb der Vakuumschaltkammer, also sammelschienenseitig, und
führt damit
zu einem Sammelschienenkurzschluß.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Kontaktgestaltung
insgesamt so weiterzuentwickeln, dass Rückzündungen am Kontaktapparat des
Leistungsschalters (Gegenkontakt/Auffahrkontakt) zuverlässig vermieden
werden, also die dielektrische Festigkeit im Bereich des Kontaktaparates auch
unter Plasmaeinwirkungen erhalten bleibt.
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Die
gestellte Aufgabe ist bei einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Kern
der Erfindung ist hierbei, dass zwischen Schalterraum und Sammelschienenraum
und zwischen Sammelschienenraum und Kabelanschlussraum jeweils eine
plasmadichte Schottwand angeordnet ist, und der Einfahrkontakt mit
einem trichterförmigen
Deckelelement versehen ist, dessen Positionierung sowie die Dimensionierung
so bemessen ist dass der Übergang
zum Einfahrkontakt zumindest in der bestimmungsgemäßen Kontaktposition
plasmadicht ist. Hierdurch wird verhindert, dass der üblicherweise
im Kabelanschlussraum auftretende Kurzschluss in den Sammelschienenraum
oder in den Leistungsschalterraum rückzündet, indem das Lichtbogenplasma
in den Einfahrkontakt eindringen kann. Dies wird zum einen durch
die erfindungsgemäße Schottung
des Sammelschienenraumens gegenüber dem
Leistungs-schalterraum erreicht und zum anderen dadurch, dass der
Einfahrkontakt plasmadicht ausgebildet ist. Die verwendeten Eingießpolteile
sind als solche ebenfalls isoliert, so wie auch der Polarm der zum
Einfahr-kontakt führt.
Auf diese Weise ist jedewede Rück-zündung vermieden.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der bzw
die Kontaktschaft bzw Kontaktschafte des Polteiles mit einem Verschlusselement
versehen ist bzw sind, das derart bemessen und positioniert ist,
dass beim Zusammenführen
der genannten Kontakte das Kontaktgehäuse vollständig verschlossen ist.
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Zu
diesem Zweck wird diese Deckelanordnung auf den Kontaktschaft geschoben,
bevor das Kontaktgehäuse
an den Kontakt des Polteils herangeschoben, bzw der Kontaktschaft
in das Kontaktgehäuse
eingeschoben wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass nach Abschluss
des Einsteck- und Kontaktiervorganges auch der Abschlussdeckel in der
funktionsbestimmten Sollposition an- oder einliegt. Die gesamte
Einfahrkontaktanordnung ist nun plasmadicht.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Deckelelement
aus einem trichterförmigen,
mit der Wölbung
in den Kontaktraum orientierten Form versehen ist.
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Durch
diese Bauform wird auch eine Verlängerung des Kriechweges zwischen
Kontakt und Erdpotential erreicht. Durch die trichterförmige Ausgestaltung
also die nicht ebene Ausgestaltung eines Deckels entsteht dabei
die dreidimensionale Krümmung
im Raum in der entsprechenden trichterförmigen Weise.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein doppelwandiger
Deckel als Abdeckung verwendet wird, derart, dass nach Erreichen der
bestimmungsgemäßen Sollposition
der Zwischenraum zwischen den beiden Deckeln in mindestens eine Öffnung nach
außen
gasschlüssig
mündet.
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In
letzter vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein fest
abschließender
Deckel derart gestaltet und vorgesehen ist, dass dieser mit einem Kragenansatz
versehen ist, mit welchem dieser die Gehäuseaußenöffnung des Kontakgehäuses übergreifend
abschließt.
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Auf
diese Weise wird zwar keine Plasmastreckenverlängerung direkt bewirkt, jedoch schließt dieser
Deckel so dicht ab, dass keine Plasmabeanspruchung nach innen dringen
kann.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
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Es
zeigt:
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1:
1.Ausgestaltungsform
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1b:
Funktionsweise der Erfindung
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2:
2.Ausgestaltungsform
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3:
3.Ausgestaltungsform
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4.
Schaltschrankquerschnitt in Übersicht
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1 zeigt
die erstgenannte Ausführungsform
in einer Detailansicht. In 1 ist daher
zunächst
der Kontaktraum 4 des Kontaktgehäuses 2, welches oben
bereits als Einfahrkontakt oder als Einfahrtulpe bezeichnet wurde,
dargestellt.
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In
diese wird das komplementäre
Kontaktstück
des Polteiles eingefahren, und zwar so weit, bis sich die komplementären Kontakte
der Einfahrtulpe und des Polteiles berühren.
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Vorher
wurde jedoch auf den isolierten Kontaktschaft 1 des Polteiles 10,
das trichterförmige Deckelement 5 aufgeschoben.
Während
des Kontaktvorganges wird dies mit eingeschoben, wobei die Positionierung
und die Dimensionierung dieses trichterförmigen Deckelelementes 5 so
bemessen ist, dass bei Erreichen der bestimmungsgemäßen Kontaktendlage
auch dieses trichterförmige
Deckelelement 5 den Kontaktraum 4 innerhalb des
Einfahrkontaktes hermetisch abschließt.
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Bei
Kurzschlüssen
im Kabelanschlussraum dringt Lichtbogenplasma gemäß 1b bis
in den Leistungsschalterraum. Um eine Rückzündung in den Sammelschienenraum
zu verhindern, ist zwischen Leistungsschalterraum und Sammelschienenraum
eine plasmadichte Schottwand 20 und der Einfahrkontakt
als solcher ist ebenfalls plasmadicht ausgestaltet. Die Kombination
dieser Merkmale macht die wirksame Funktion und damit die Erfindung
aus.
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2 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der in der beschriebenen Weise das Deckelelement 5 doppelwandig
ist. Dabei werden zwei parallele Deckelpartien, 5a und 5b die
miteinander verbunden und über
einen Zwischenraum 6 beabstandet sind, in der gleichen
Weise beim Kontaktiervorgang mit eingeführt, und bei der erreichten
Kontaktsolllage ist dieser doppelwandige Deckel so positioniert,
dass der Zwischenraum 6 in mindestens eine nach außen tretende Öffnung 7 in
der Wandung des Kontaktgehäuses 2 mündet. Auch
diese Anordnung ist plasmadicht.
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3 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der ein Deckel 5 mit flachem Boden verwendet wird,
der jedoch außen
mit einem Kragen 8 versehen ist, der in der Kontaktsolllage
sodann von außen
das Kontaktgehäuse 2 randseitig
umgreifend abschließt.
Auch diese Anordnung ist plasmadicht.
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4 zeigt
nunmehr einen Querschnitt einer Schaltanlage mit den erfindungsgemäßen Merkmalen
in funktionsmäßiger Übersicht.
Die untere Partie im dem Gehäuse
der Schaltanlage zeigt den Kabelanschlussraum 11. Die dort
auftretenden Lichtbögen stehen
hier im Fokus der erfindungsgemäßen Verbesserung.
Die dort auftretenden Lichtbogenplasmen dringen bis in den oberen
Leistungsschalterraum 12 ein. Dort jedoch werden gegen
Plasma resistente Eingießpolteile 10 verwendet.
Wichtig ist hierbei, dass ein Rückzünden in
den Sammelschienenraum oder den Sammelschienenbereich (galvanisch)
vermieden wird. Eine erste Maßnahme
ist die Abschottung des Sammelschienenraumes 13 sowohl gegen
den Kabelanschlussraum als auch gegen den Leistungsschalterraum.
Die weitere Maßnahme
ist die plasmadichte Ausgestaltung des Einfahrkontaktes. D.h. die
plasmadichte Ausgestaltung des Einfahrkontaktes nach Erhalt der
bestimmungsgemäßen Kontaktposition.
Da die Eingießpolteile
ohnehin schon isoliert sind, wird nun durch diese plasmadichte Anordnung
des Einfahrkontaktes eine Rückzündung in
den Sammelschienenraum wirkungsvoll vermieden.