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Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Abgangs-Schaltfeld nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10, sowie ein Verfahren zum Betreiben der elektrischen Schaltanlage oder des Abgangs-Schaltfelds.
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Eine derartige elektrische Schaltanlage ist allgemein bekannt. Die darin enthaltenen Abgangs-Schaltfelder dienen dazu, elektrischen Strom an die angeschlossenen Verbraucher zu verteilen. Tritt in einem der Abgangs-Schaltfelder ein Fehler auf, so ist der dort vorhandene Leistungsschalter dazu vorgesehen, eine Schutzfunktion auszuüben, indem er in seinen geöffneten Zustand übergeht und damit den Stromfluss von der Sammelschiene zu dem angeschlossenen Verbraucher unterbricht. Durch entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen kann es dabei vorgesehen sein, den Stromfluss zu dem Verbraucher während der Behebung des Fehlers über die Transferschiene fortzusetzen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltanlage bzw. ein Abgangs-Schaltfeld zu schaffen, bei der bzw. bei dem einerseits auch im Fehlerfall der Stromfluss zu dem Verbraucher fortgesetzt werden kann und andererseits eine einfache Behebung eines aufgetretenen Fehlers möglich ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine elektrische Schaltanlage nach dem Anspruch 1, durch ein Abgangs-Schaltfeld nach dem Anspruch 10, sowie durch ein Verfahren zum Betreiben der elektrischen Schaltanlage oder des Abgangs-Schaltfelds.
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Erfindungsgemäß ist der Leistungsschalter in einem Leistungsschalter-Behälter untergebracht und die Transferschiene ist an dem Leistungsschalter-Behälter vorbeigeführt.
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Durch die Unterbringung des Leistungsschalters in dem Leistungsschalter-Behälter sowie durch die Vorbeiführung der Transferschiene an dem Leistungsschalter-Behälter ist es möglich, dass zum Zwecke der Fehlerbehebung an dem Leistungsschalter hantiert werden kann, ohne dass dies irgend einen Einfluss auf die Transferschiene oder umgekehrt hat. Insbesondere kann ein defekter Leistungsschalter ausgetauscht werden, ohne dass hierbei die Transferschiene berücksichtigt werden muss.
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Damit ist es möglich, dass einerseits der Stromfluss zu dem Verbraucher über die Transferschiene fortgesetzt wird, und dass andererseits eine einfache Fehlerbehebung möglich ist, insbesondere dass der Leistungsschalter ohne weiteres ausgetauscht werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Leistungsschalter beidseitig mit jeweils einem Trenner/Erder-Schalter verbunden. Dies ermöglicht eine einfache Abtrennung des Leistungsschalters innerhalb des Schaltfelds, so dass der Leistungsschalter danach in einfacher Weise ausgebaut und beispielsweise durch einen neuen Leistungsschalter ersetzt werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Leistungsschalter über einen der Trenner/Erder-Schalter mit der Sammelschiene und über den anderen Trenner/Erder-Schalter mit dem Abgangsanschluss verbunden ist, und wenn insbesondere die Sammelschiene und der eine der Trenner/Erder-Schalter in einem Sammelschienen-Behälter und/oder der andere Trenner/Erder-Schalter in einem Abgangs-Behälter untergebracht sind. Damit sind die Trenner/Erder-Schalter außerhalb des Leistungsschalter-Behälters untergebracht, so dass auch insoweit ohne weiteres an dem Leistungsschalter oder dem Leistungsschalter-Behälter hantiert werden und insbesondere der Leistungsschalter in einfacher Weise ausgetauscht werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Transferschiene in einem Transferschienen-Behälter untergebracht. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Transferschiene mit einem vorzugsweise ebenfalls in dem Transferschienen-Behälter untergebrachten Trennerschalter verbunden ist. Damit ist es möglich, dass nur derjenige Trennerschalter geschlossen wird, über dessen zugehörige Transferschiene ein Strom fließen soll.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
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1 der Zeichnung zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abgangs-Schaltfelds einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltanlage und 2 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Einspeise-Schaltfelds der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltanlage.
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Eine elektrische Schaltanlage, insbesondere eine Mittelspannungsschaltanlage, besteht aus einer Mehrzahl von Schaltfeldern. Dabei kann es sich um Einspeise-Schaltfelder handeln, über die elektrische Energie der elektrischen Schaltanlage zugeführt wird, oder um Abgangs-Schaltfelder, über die die eingespeiste elektrische Energie an elektrische Verbraucher verteilt wird. Die Schaltfelder sind über Sammelschienen elektrisch miteinander verbunden. In Abhängigkeit von ihrem Verwendungszweck sind in den einzelnen Schaltfeldern unterschiedliche elektrische Komponenten untergebracht, beispielsweise Leistungsschalter, Trenner/Erder-Schalter und dergleichen.
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In der 1 ist ein einzelnes Abgangs-Schaltfeld 10 einer dreipoligen Schaltanlage in einer Seitenansicht dargestellt. Zum Zwecke der Vereinfachung ist das Schaltfeld 10 der 1 nur einpolig dargestellt. Es versteht sich, dass die nachfolgend erläuterten Komponenten des Schaltfelds 10 entsprechend mehrfach vorhanden sind.
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Das Schaltfeld 10 weist ein schrankförmiges metallisches Gehäuse 11 auf, das auf einem horizontalen Boden aufgestellt ist. Die in der 1 rechts dargestellte vertikale Wand des Gehäuses 11 stellt die Frontseite 12 des Schaltfelds 10 dar.
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Ein Sammelschienen-Behälter 15 des Schaltfelds 10 wird von drei Sammelschienen 16 durchlaufen, die senkrecht zur Zeichenebene der 1 ausgerichtet und von der vertikalen Frontseite 12 aus gesehen etwa horizontal hintereinander angeordnet sind. Der Sammelschienen-Behälter 15 ist im oberen Bereich des Gehäuses 11 und auf dessen Frontseite 12 angeordnet. Der Sammelschienen-Behälter 15 ist gasdicht verschlossen und mit einem Isoliergas, beispielsweise mit SF6 befüllt.
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Weiterhin sind in dem Sammelschienen-Behälter 15 drei Trenner/Erder-Schalter 17 vorhanden, die den drei Sammelschienen 16 zugeordnet sind. Die Erdung der Trenner/Erder-Schalter 17 erfolgt gegen das geerdete Gehäuse 11 des Schaltfelds 10.
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In einem Leistungsschalter-Behälter 20 des Schaltfelds 10 sind drei Leistungsschalter 21 untergebracht. Beispielsweise kann es sich dabei um Vakuum-Leistungsschalter handeln. Jeder der drei Leistungsschalter 21 ist über jeweils einen der drei Trenner/Erder-Schalter 17 mit einer der drei Sammelschienen 16 verbunden. Der Leistungsschalter-Behälter 20 ist unterhalb des Sammelschienen-Behälters 15 auf der Frontseite 12 des Schaltfelds 10 angeordnet. Der Leistungsschalter-Behälter 20 ist gasdicht verschlossen und mit einem Isoliergas, beispielsweise mit SF6 befüllt.
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In nicht-dargestellter Weise ist jedem der Leistungsschalter 21 eine Schaltmechanik zugeordnet, die dem Ein- und Ausschalten des Leistungsschalters 21 dient. Jeder der Leistungsschalter 21 weist eine Längsachse auf, die gleichzeitig im wesentlichen diejenige Richtung darstellt, in der die Schaltmechanik den Leistungsschalter 21 betätigt. Diese Längsachse ist etwa horizontal ausgerichtet und steht etwa senkrecht auf der vertikalen Frontseite 12 des Schaltfelds 10. Die drei Leistungsschalter 21 und die zugehörigen Schaltmechaniken sind jeweils senkrecht zur Zeichenebene der 1 hintereinander und damit von der Frontseite 12 aus gesehen jeweils horizontal nebeneinander angeordnet.
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Der Leistungsschalter-Behälter 20 und die drei Leistungsschalter 21 sind derart ausgebildet, dass jeder der Leistungsschalter 21 separat ausgetauscht werden kann. Hierzu kann der Leistungsschalter-Behälter 20 von der Frontseite 12 des Schaltfelds 10 geöffnet werden. Die elektrischen Verbindungen des auszutauschenden Leistungsschalters 21 können gelöst und der Leistungsschalter 21 kann dann beispielsweise mit Hilfe eines Hubwagens von der Frontseite 12 aus dem Leistungsschalter-Behälter 20 herausgefahren werden. In entsprechend umgekehrter Reihenfolge kann ein Leistungsschalter 21 in den Leistungsschalter-Behälter 20 eingebaut werden.
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Unterhalb des Leistungsschalter-Behälters 20 ist ein Abgangs-Behälter 24 angeordnet, der zumindest drei Trenner/Erder-Schalter 25 enthält. Der Abgangs-Behälter 24 erstreckt sich ausgehend von der Frontseite 12 über die gesamte Tiefe des Schaltfelds 10, ist gasdicht verschlossen und mit einem Isoliergas, beispielsweise mit SF6 befüllt. Die Erdung der Trenner/Erder-Schalter 25 erfolgt gegen das geerdete Gehäuse 11 des Schaltfelds 10.
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Jeder der drei Trenner/Erder-Schalter 25 ist einerseits mit jeweils einem der Leistungsschalter 21 verbunden und damit über die jeweiligen weiteren Trenner/Erder-Schalter 17 mit der jeweils zugehörigen Sammelschiene 16. Andererseits ist jeder der Trenner/Erder-Schalter 25 mit einem Anschlusspunkt 26 verbunden.
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Weiterhin können in dem Abgangs-Behälter 24 in nicht-dargestellter Weise auch noch weitere elektrische Komponenten in der jeweils erforderlichen Anzahl untergebracht sein, wie beispielsweise Stromwandler, Spannungsabgriffe, konisch ausgebildete Kabelanschlüsse, Test-Anschlüsse, und/oder dergleichen. Diese Komponenten sind dabei insbesondere dem Anschlusspunkt 26 nachgeordnet. Dies ist in der 1 durch eine gepunktete Linie angedeutet.
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Die drei „Ausgänge” des Abgangs-Schaltfelds 10 der 1 sind schematisch mit Hilfe eines Abgangs-Anschlusses 27 angedeutet.
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Ein Transferschienen-Behälter 28 wird von drei Transferschienen 29 durchlaufen, die senkrecht zur Zeichenebene der 1 ausgerichtet und von der vertikalen Frontseite 12 aus gesehen etwa horizontal untereinander angeordnet sind. Der Transferschienen-Behälter 28 ist – von der Frontseite 12 des Gehäuses 11 aus gesehen – hinter dem Sammelschienen-Behälter 15 und dem Leistungsschalter-Behälter 20 angeordnet. Der Transferschienen-Behälter 28 ist gasdicht verschlossen und mit einem Isoliergas, beispielsweise mit SF6 befüllt.
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Weiterhin sind in dem Transferschienen-Behälter 28 drei Trennerschalter 30 untergebracht. Jeder der Trennerschalter 30 ist einerseits mit einer der Transferschienen 29 sowie andererseits mit einem der drei Anschlusspunkte 26 verbunden. Die Trennerschalter 30 können auch als Trenner/Erder-Schalter realisiert sein.
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Die Transferschienen 29 und die Trennerschalter 30 sind somit völlig unabhängig von den Leistungsschaltern 21 und dem Leistungsschalter-Behälter 20 innerhalb des Schaltfelds 10 angeordnet. Insbesondere sind die Transferschienen 29 an dem Leistungsschalter-Behälter 20 vorbeigeführt. Damit ist es möglich, an dem Leistungsschalter-Behälter 20 und/oder an den Leistungsschaltern 21 zu hantieren, ohne dass die Transferschienen 29 dabei berücksichtigt werden müsste.
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In der 2 ist ein einzelnes Einspeise-Schaltfeld 50 der dreipoligen Schaltanlage in einer Seitenansicht dargestellt. Zum Zwecke der Vereinfachung ist Das Schaltfeld 50 der 2 nur einpolig dargestellt. Es versteht sich, dass die nachfolgend erläuterten Komponenten des Schaltfelds 50 entsprechend mehrfach vorhanden sind.
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Das Einspeise-Schaltfeld 50 der 2 ist im Grundsatz gleichartig aufgebaut wie das Abgangs-Schaltfeld 10 der 1. Aus diesem Grund werden nachfolgend gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und es werden nur diejenigen Komponenten des Einspeise-Schaltfelds 50 der 2 beschrieben, die sich von dem Abgangs-Schaltfeld 10 der 1 unterscheiden. Im Hinblick auf alle anderen Merkmale des Einspeise-Schaltfelds 50 der 2 wird auf die Erläuterungen zu dem Abgangs-Schaltfeld 10 der 1 verwiesen.
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Im Unterschied zu dem Abgangs-Schaltfeld 10 der 1 sind bei dem Einspeise-Schaltfeld 50 der 2 die Trennerschalter 30 des Transferschienen-Behälters 28 nicht mit den jeweiligen Anschlusspunkten 26 in dem Abgangs-Behälter 24 verbunden, sondern mit jeweils zugehörigen Anschlusspunkten 52 in dem Leistungsschalter-Behälter 20. Diese Anschlusspunkte 52 sind dabei zwischen dem jeweiligen Trenner/Erder-Schalter 17 des Sammelschienen-Behälters 15 und dem zugehörigen Leistungsschalter 21 in dem Leistungsschalter-Behälter 20 angeordnet. Die Transferschienen 29 sind bei dem Einspeise-Schaltfeld 50 der 2 somit nicht an dem Leistungsschalter-Behälter 20 vorbeigeführt.
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Alternativ ist es möglich, dass die Transferschienen 29 nicht innerhalb des Leistungsschalter-Behälters 20, sondern in nicht-dargestellter Weise innerhalb des Sammelschienen-Behälters 15 mit den Anschlusspunkten 52 verbunden sind. In diesem Fall sind die Transferschienen 29 an dem Leistungsschalter-Behälter 20 vorbeigeführt. Beiden vorstehend beschriebenen Möglichkeiten ist gemeinsam, dass die Transferschienen 29 nicht mit den Anschlusspunkten 26, sondern über die Anschlusspunkte 52 mit den Sammelschienen 16 verbunden sind.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die bei dem Abgangs-Schaltfeld der 1 vorhandenen Abgangs-Anschlüsse 27 bei dem Einspeise-Schaltfeld 50 der 2 die „Eingänge” des Einspeise-Schaltfelds 50 darstellen und deshalb als Einspeise-Anschlüsse 53 gekennzeichnet sind.
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Für den Aufbau des Abgangs-Schaltfelds 10 der 1 und des Einspeise-Schaltfelds 50 der 2 können weitgehend dieselben mechanischen Bauteile und elektrischen Komponenten verwendet werden. Insbesondere können dasselbe Gehäuse 11, dieselben Behälter 15, 20, 24, 28, dieselben Sammel- und Transferschienen 16, 29 und dieselben Trenner/Erder-Schalter 17, 25, Leistungsschalter 21 und Trennerschalter 30 verwendet werden.
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Für die nachfolgende Erläuterung der Funktionsweise wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die elektrische Schaltanlage zumindest ein Einspeise-Schaltfeld 50 gemäß der 2 und eine Mehrzahl von Abgangs-Schaltfeldern 10 gemäß der 1 aufweist.
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Im fehlerfreien Betrieb der Schaltanlage wird elektrischer Strom über die Einspeise-Anschlüsse 53 dem Einspeise-Schaltfeld 50 zugeführt. Dieser Strom wird über die geschlossenen Trenner/Erder-Schalter 25, 17 und die geschlossenen Leistungsschalter 21 zu den Sammelschienen 16 weitergeleitet. Die Trennerschalter 30 des Einspeise-Schaltfelds 50 sind jedoch geöffnet, so dass der Strom nicht zu den Transferschienen 29 gelangt.
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Über die Sammelschienen 16 wird der Strom an die Abgangs-Schaltfelder 10 verteilt. Dort wird der Strom jeweils über die geschlossenen Trenner/Erder-Schalter 17, 25 und die geschlossenen Leistungsschalter 21 an die Abgangs-Anschlüsse 27 weitergeleitet und damit an die jeweils angeschlossenen Verbraucher verteilt. Die Trennerschalter 30 der Abgangs-Schaltfelder 10 sind dabei geöffnet.
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Es wird nun angenommen, dass in einem der Abgangs-Schaltfelder 10 ein Fehler auftritt, und dass im Rahmen von Schutzfunktionen die dortigen Leistungsschalter 21 in ihren geöffneten Zustand übergehen und damit den Stromfluss unterbrechen. Der an das fehlerhafte Abgangs-Schaltfeld 10 angeschlossene Verbraucher wird damit nicht mehr mit Strom versorgt.
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Weiterhin wird zum Zwecke der Erläuterung angenommen, dass nur ein einziges Einspeise-Schaltfeld 50 vorhanden ist, und dass dessen Trennerschalter 30 auch im strombelasteten Zustand geschaltet werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Schalten der Trennerschalter 30 im strombelasteten Zustand in der Praxis nicht zulässig ist, weshalb die nachfolgenden Erläuterungen insoweit eher theoretischer Natur sind und nicht der Praxis entsprechen. Wenn jedoch die Trennerschalter 30 durch Schaltgeräte ersetzt werden, die im strombelasteten Zustand schalten können, also beispielsweise durch Lastschalter oder Leistungsschalter, so ist es möglich, dass der vorstehend genannte theoretische Fall in der Praxis realisierbar ist.
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In diesem angenommenen theoretischen Fall können nunmehr die Trennerschalter 30 des Einspeise-Schaltfelds 50 geschlossen werden, so dass der Strom nicht nur auf den Sammelschienen 16, sondern auch auf den Transferschienen 29 vorhanden ist. Weiterhin können die Trennerschalter 30 des fehlerhaften Abgangs-Schaltfelds 10 geschlossen werden, so dass nunmehr der an dieses Abgangs-Schaltfeld 10 angeschlossene Verbraucher über die Transferschienen 29 und die Trennerschalter 30 mit Strom versorgt wird.
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Es ist somit eine Stromversorgung des angeschlossenen Verbrauchers möglich, obwohl die Leistungsschalter 21 des fehlerhaften Abgangs-Schaltfelds 10 geöffnet sind. In diesem Zustand, also bei einem Stromfluss über die Transferschienen 29, sind weiterhin Schutzfunktionen vorhanden. Würde in diesem Zustand nämlich ein weiterer Fehler auftreten, so kann der Strom von den Leistungsschaltern 21 in dem Einspeise-Schaltfeld 50 unterbrochen werden.
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Ist in dem fehlerhaften Abgangs-Schaltfeld 10 beispielsweise einer der Leistungsschalter 21 defekt, so ist es nunmehr möglich, diesen Leistungsschalter 21 auszutauschen. Hierzu müssen die dem Leistungsschalter 21 zugehörigen, beidseitig angeordneten Trenner/Erder-Schalter 17, 15 geöffnet und geerdet werden, so dass der defekte Leistungsschalter 21 von dem Schaltfeld 10 abgetrennt ist. Dann kann der defekte Leistungsschalter 21 auf die bereits beschriebene Weise ausgebaut und ein neuer Leistungsschalter 21 eingebaut werden.
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Danach können die zugehörigen Trenner/Erder-Schalter 17, 25 wieder geschlossen werden. Nachdem auch der neue Leistungsschalter 21 geschlossen ist, können die Trennerschalter 30 in dem ehemals defekten Abgangs-Schaltfeld 10 und in dem Einspeise-Schaltfeld 50 wieder geöffnet werden, so dass der Strom nur noch über die Sammelschienen 16 und nicht mehr über die Transferschienen 29 fließt.
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Wie erläutert wurde, ist das Schließen und insbesondere das Öffnen der Trennerschalter 30 in dem Einspeise-Schaltfeld 50 und dem fehlerhaften Abgangs-Schaltfeld 10 im strombelasteten Zustand in der Praxis nicht zulässig. Stattdessen dürfen die Trennerschalter 30 nur im stromlosen Zustand geschaltet werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zwei Einspeise-Schaltfelder 50 vorhanden sind. Dieser, der Praxis entsprechende Fall, wird nachfolgend erläutert.
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Über das erste Einspeise-Schaltfeld 50 werden dabei, wie beschrieben, die Sammelschienen 16 über die geschlossenen Leistungsschalter 21 mit Strom versorgt. Die Leistungsschalter 21 des zweiten Einspeise-Schaltfelds 50 sind jedoch geöffnet. Wird in diesem Fall ein Fehler in einem Abgangs-Schaltfeld 10 erkannt, so können die Trennerschalter 30 in dem fehlerhaften Abgangs-Schaltfeld 10 und in dem zweiten Einspeise-Schaltfeld 50 im stromlosen Zustand geschlossen werden, um dann die Leistungsschalter 21 des zweiten Einspeise-Schaltfelds 50 zu schließen. Die Transferschienen 29 werden somit erst danach von dem zweiten Einspeise-Schaltfeld 50 mit Strom versorgt.
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Nach Behebung des Fehlers und insbesondere nach einem Austausch eines der Leistungsschalter 21 des Abgangs-Schaltfelds 10 können zuerst die Leistungsschalter 21 des zweiten Einspeise-Schaltfelds 50 geöffnet und damit die Transferschienen 29 stromlos geschaltet werden. Danach können die Trennerschalter 30 in dem ehemals defekten Abgangs-Schaltfeld 10 und in dem zweiten Einspeise-Schaltfeld 50 geöffnet werden.
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Auf diese Weise wird erreicht, dass die Stromversorgung der nicht-defekten Abgangs-Schaltfelder 10 und damit der dort angeschlossenen Verbraucher nicht unterbrochen wird, und dass selbst die Stromversorgung des an das fehlerhafte Abgangs-Schaltfeld 10 angeschlossenen Verbrauchers nur sehr kurz unterbrochen wird. Die Unterbrechung wird dabei von der Zeitdauer bis zur Erkennung des Fehlers und dem Schließen der Trennerschalter 30 und der Leistungsschalter 21 des zweiten Einspeise-Schaltfelds 50 bestimmt. Diese Zeitdauer kann durch entsprechende Maßnahmen auf den Millisekunden-Bereich beschränkt werden.
