-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Trennschalteinrichtung mit einem Kabeleingangssteckverbinder, mit einem Kabelausgangssteckverbinder, mit einem Kabelabzweigsteckverbinder und mit einem Trennschalter, wobei die Steckverbinder jeweils einen Phasenleiter elektrisch isoliert an der Trennschaltereinrichtung positionieren.
-
Eine derartige Trennschalteinrichtung ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung
EP 1 513 236 A2 bekannt. Dort sind verschiedene Ausführungsvarianten von Trennschalteinrichtungen beschrieben, unter anderem eine Trennschalteinrichtung mit einem Kabeleingangssteckverbinder, einem Kabelausgangssteckverbinder sowie einem Kabelabzweigsteckverbinder. Weiterhin weist die bekannte Trennschalteinrichtung einen Trennschalter auf, wobei die Steckverbinder jeweils einen Phasenleiter elektrisch isoliert positionieren. Die bekannte Trennschalteinrichtung ist modulartig aufgebaut, so dass verschiedenartige Steckverbinder an verschiedene Positionen arrangiert werden können. Weiterhin sind die im Innern der Trennschalteinrichtung zum Kontaktieren der einzelnen Phasenleiter mit dem Trennschalter vorgesehenen Brückenleiter in vielfältiger Weise anzuordnen.
-
Bedingt durch die große Variabilität sind eine Vielzahl von modulartig zusammenzusetzenden Teilbaugruppen vorzuhalten, die je nach Bedarf zu kombinieren sind. Eine Vorhaltung einer großen Anzahl verschiedener Teilbaugruppen ist relativ kostenintensiv.
-
Daher ergibt sich als Aufgabe der Erfindung eine Trennschalteinrichtung anzugeben, welche kostengünstiger zu fertigen ist.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Trennschalteinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Steckverbinder in einen Feststoffisolationskörper integriert sind, in welchen der Trennschalter eingebettet ist.
-
Eine Trennschalteinrichtung mit einem Kabeleingangssteckverbinder, einem Kabelausgangssteckverbinder sowie einem Kabelabzweigsteckverbinder sowie einem zwischen den Steckverbindern angeordneten Trennschalter dient einer Verbindung mehrerer Kabel, insbesondere mehrerer Hochspannungskabel, die als Einleiterkabel ausgeführt sein können. Die Einleiterkabel können mit entsprechenden Abschlussarmaturen versehen sein, die formkomplementär mit den Steckverbindern zu verbinden sind. Die Steckverbinder der Trennschalteinrichtung können beispielsweise buchsenförmig ausgestaltet sein, wohingegen die Abschlussarmaturen der anzuschließenden Kabel gegengleich steckerförmig ausgebildet sind. Die Abschlussarmaturen mit daran angeordneten Kabeln können in die jeweils zugehörigen Buchsenöffnungen der verschiedenen Steckverbinder der Trennschalteinrichtung eingeführt und festgelegt werden. So können buchsenförmige Steckverbinder beispielsweise im Wesentlichen konische Kavitäten an der Trennschalteinrichtung aufweisen, in welche gegengleich ausgeformte Abschlussarmaturen einführbar sind. Als vorteilhafte Formen haben sich für die Steckverbinder der Trennschalteinrichtung konusförmige Kavitäten erwiesen, welche sich taschenartig in die Trennschalteinrichtung hinein erstrecken. Im Bodenbereich der sacklochartig ausgeführten Steckverbinder ist ein entsprechender Phasenleiter angeordnet, welcher mit einem Phasenleiter des zu verbindenden Kabels über die jeweilige Abschlussarmatur kontaktierbar ist. An dem dem Bodenbereich der Kavität gegenüberliegenden Ende ist eine Buchsenöffnung angeordnet. Die Steckverbinder können einpolig oder mehrpolig ausgeführt sein. Bei einer mehrpoligen Ausführung weist ein Steckverbinder mehrere gegeneinander elektrisch isolierte Phasenleiter auf, wobei jeder der zu einem Steckverbinder gehörenden Phasenleiter jeweils unabhängig von anderen Phasenleitern kontaktiert werden kann. Ein mehrpoliger Steckverbinder kann auch durch eine Gruppierung mehrerer einpoliger Steckverbinder gebildet sein. Die Steckverbinder sollten vorzugsweise einpolig ausgeführt sein, d. h., in jedem Kabelsteckverbinder ist lediglich ein einziger Phasenleiter angeordnet, wobei der Phasenleiter auch in mehrere Teilleiter aufgeteilt sein kann. Insofern beziehen sich Ausführungen in dieser Beschreibung auf die einzige Phase einer einphasigen Trennschalteinrichtung oder exemplarisch auf eine Phase einer mehrpoligen Trennschalteinrichtung.
-
Ein Steckverbinder kann beispielsweise in den Feststoffisolationskörper eingebettet sein, und zwar derart, dass dessen Phasenleiter kontaktierbar ist. Zwischen Steckverbinder und Feststoffisolationskörper kann nach einer Einbettung des Steckverbinders ein Fügespalt verbleiben. Steckverbinder und Feststoffisolationskörper bilden eine Feststoffisolation aus. Durch eine Integration der Steckverbinder in einen Feststoffisolationskörper kann die zur Gestaltung der Steckverbinder notwendige Isoliermasse gemeinsam mit dem Feststoffisolationskörper der Trennschalteinrichtung elektrisch isolierend wirken. Steckverbinder können in den Feststoffisolationskörper in Form diskreter Bauteile eingebettet sein oder zumindest teilweise durch den Feststoffisolationskörper ausgebildet sein. Durch ein Einbetten eines Trennschalters im Feststoffisolationskörper ist ein integraler Verband aus Steckverbindern, dem Feststoffisolationskörper sowie dem Trennschalter gebildet. Damit sind die Steckverbinder, der Feststoffisolationskörper sowie der Trennschalter miteinander winkelstarr verbunden. Ein Einbetten kann beispielsweise ein vollständiges Einhausen des Trennschalters zur Folge haben. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Trennschalter relativ zum Isolationskörper festgelegt ist, selbst jedoch nur Abschnitte des Trennschalters in den Feststoffisolationskörper eingebettet sind. Der Feststoffisolationskörper bildet somit die Stützstruktur der Trennschalteinrichtung. Die Feststoffisolation bildet eine Aufnahme für die Steckverbinder bzw. deren Phasenleiter und bildet ebenfalls eine Aufnahme für den Trennschalter. Von anzuschließenden Kabeln ausgehende Kräfte oder weitere von außen einwirkende Kräfte werden in den Feststoffisolationskörper eingeleitet und über diesen verteilt. Somit ist die Trennschalteinrichtung frei von einer separaten Trageinrichtung, an welcher ein Feststoffisolationskörper abgestützt wäre. Vielmehr ist der Feststoffisolationskörper das Rückgrat der Trennschalteinrichtung. Der Feststoffisolationskörper kann gegebenenfalls an seiner Oberfläche von Abdeckungen, Abschrankungen o. ä. überspannt und abgedeckt sein. Diese Abdeckungen bzw. Abschrankungen usw. stützen sich an dem Feststoffisolationskörper ab. Von diesen Abschrankungen und Abdeckungen usw. ausgehende Kräfte bzw. auf diese einwirkende Kräfte werden in den Feststoffisolationskörper eingeleitet.
-
Neben einer Positionierung des Trennschalters in dem Feststoffisolationskörper kann zusätzlich vorgesehen sein, dass ergänzend ein Erdungsschalter in den Feststoffisolationskörper eingebettet ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Trennschalter als Kombinationsschalter ausgeführt ist, d. h., dass mittels eines sogenannten Dreistellungs-Schaltgerätes eine Trennschaltfunktion und zusätzlich eine Erdungsfunktion für den Phasenleiter des Kabelabzweigsteckverbinders vorhanden ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Trennschalter und Erdungsschalter als voneinander unabhängige diskrete Geräte ausgestaltet sind, welche gegebenenfalls gegeneinander verriegelt sind, die jedoch unabhängig voneinander arbeiten. So ist es je nach Ausrüstung möglich die Trennschalteinrichtung beispielsweise ausschließlich mit einem Trennschalter oder mit einem Trennschalter und einem ergänzenden Erdungsschalter auszustatten. Ebenso wie die Steckverbinder, die einpolig und mehrpolig ausgeführt sein können, können in analoger Weise Trennschalter und Erdungsschalter einpolig oder mehrpolig ausgeführt sein.
-
Der Trennschalter kann beispielsweise eine Trennschaltstrecke aufweisen, welche innerhalb eines fluiden, elektrisch isolierenden Mediums angeordnet ist. Alternativ kann auch die Verwendung eines evakuierten Raumes zur Realisierung einer Trennschaltstrecke vorgesehen sein.
-
Eine Trennschaltstrecke kann zwischen einer ersten Kontaktierungsseite und einer zweiten Kontaktierungsseite angeordnet sein. Ein Erdungsschalter kann eingesetzt sein, um zumindest eine der Kontaktierungsseiten mit Erdpotential zu beaufschlagen.
-
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Phasenleiter des Kabeleingangssteckverbinders und des Kabelausgangssteckverbinders elektrisch leitend miteinander verbunden sind sowie mit einer ersten Kontaktierungsseite des Trennschalters kontaktiert sind und eine zweite Kontaktierungsseite des Trennschalters mit einem Phasenleiter des Kabelabzweigsteckverbinders kontaktiert ist, wobei zwischen der ersten Kontaktierungsseite und der zweiten Kontaktierungsseite des Trennschalters eine Trennschaltstrecke angeordnet ist.
-
Durch eine elektrisch leitende Kontaktierung von Phasenleitern des Kabeleingangssteckverbinders und des Kabelausgangssteckverbinders ist eine dauerhafte Kontaktierung von Phasenleitern dieser beiden Steckverbinder gegeben. Die Steckverbinder können beispielsweise mittels eines die Phasenleiter miteinander kontaktierenden Brückenleiters dauerhaft miteinander elektrisch leitend verbunden sein. Dieser Brückenleiter bildet dann einen Anschlagpunkt, um eine Kontaktierungsseite des Trennschalters zu kontaktieren. Diese Kontaktierungsseite ist über den Brückenleiter dauerhaft mit einem Phasenleiter des Kabeleingangssteckverbinders sowie mit einem Phasenleiter des Kabelausgangssteckverbinders verbunden. Der Trennschalter weist weiterhin eine zweite Kontaktierungsseite auf, wobei zwischen den beiden Kontaktierungsseiten eine Trennschaltstrecke des Trennschalters angeordnet ist. Somit ist es möglich, zwischen den beiden Kontaktierungsseiten des Trennschalters eine elektrisch leitfähige Verbindung herzustellen, sowie diese elektrisch leitfähige Verbindung aufzuheben und so eine elektrisch isolierende Stelle zwischen den elektrisch über einen Brückenleiter verbundenen Phasenleitern des Kabeleingangssteckverbinders sowie des Kabelausgangssteckverbinders gegenüber einem Phasenleiter des Kabelabzweigsteckverbinders sicherzustellen. Bei einer Trennschalteinrichtung in mehrpoliger Ausführung, d. h., jeder der Steckverbinder weist mehrere elektrisch voneinander isolierte Phasenleiter auf (oder mehrere jeweils einen Phasenleiter positionierende Steckverbinder sind zu einer mehrpoligen Gruppe zusammengefasst), die unterschiedliche Potentiale eines Elektroenergieübertragungssystemes führen können, ist auch der Trennschalter entsprechend mehrphasig auszuführen. In der großtechnischen Anwendung haben sich beispielsweise dreiphasige Systeme als vorteilhaft erwiesen, so dass beispielsweise jeder der Steckverbinder drei voneinander elektrisch isolierte Phasenleiter an der Feststoffisolation positioniert. Entsprechend ist an einem mehrphasigen Trennschalter für jede der mehreren Phasen des Elektroenergieübertragungssystemes eine separate Trennschaltstrecke vorhanden, welche geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
-
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Kabeleingangssteckverbinder und der Kabelausgangssteckverbinder mit dem Feststoffisolationskörper als einstückiger Körper, insbesondere Gusskörper, ausgeformt sind.
-
Eine einstückige Ausbildung von Feststoffisolationskörper, Kabeleingangssteckverbinder und Kabelausgangssteckverbinder legt die Position der beiden Steckverbinder zueinander über den Feststoffisolationskörper fest. Somit ist es in einfacher Weise möglich, die Phasenleiter des Kabeleingangssteckverbinders sowie des Kabelausgangssteckverbinders miteinander zu verbinden bzw. zu brücken, wobei die Lage der elektrisch leitenden Verbindung dieser Phasenleiter aufgrund der Verwendung eines einstückigen Körpers örtlich festgelegt ist, so dass die elektrisch leitende Verbindung von Kräften freigehalten ist. Ein Gusskörper kann Kavitäten bzw. entsprechende Stecker der Kabeleingangs- und Kabelausgangssteckverbinder bereitstellen und neben einer mechanischen Stabilisierung der Steckverbinder auch eine elektrische Isolation der einzelnen Phasenleiter der Steckverbinder über den Feststoffisolationskörper sicherstellen.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass sämtliche Steckverbinder mit dem Feststoffisolationskörper als einstückiger Körper, insbesondere Gusskörper, ausgeformt sind.
-
Werden sämtliche Steckverbinder, die an der Trennschalteinrichtung vorgesehen sind, mit dem Feststoffisolationskörper als einstückiger Gusskörper ausgeformt, so sind sämtliche Steckverbinder an der Trennschalteinrichtung relativ zueinander in ihrer Lage festgelegt.
-
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Phasenleiter des Kabeleingangssteckverbinders und des Kabelausgangssteckverbinders verbindender Brückenleiter von dem Feststoffisolationskörper ummantelt ist.
-
Ein Brückenleiter ist ein elektrisch leitfähiger Körper, vorzugsweise aus einem metallischen Leitermaterial, welcher die Phasenleiter von Kabeleingangssteckverbinder und Kabelausgangssteckverbinder miteinander verbindet und elektrisch kontaktiert. Damit ist eine dauerhafte elektrisch leitende Verbindung zwischen Phasenleitern des Kabeleingangssteckverbinders und des Kabelausgangssteckverbinders gegeben. Eine Ummantelung des Brückenleiters durch den Feststoffisolationskörper ermöglicht es, den Brückenleiter zu stabilisieren und zu positionieren. Damit wird der Brückenleiter örtlich fixiert und die Kontaktierungsstellen zu den Phasenleitern von mechanischen Kräften entlastet. Der Brückenleiter kann beispielsweise ein flexibel verformbarer Leiter oder ein winkelstarrer Körper sein. Vorzugsweise sollte der Brückenleiter vollständig von der Feststoffisolation ummantelt sein, d. h., ein direkter Zugriff auf den Brückenleiter ist durch den Feststoffisolationskörper verhindert. So kann der Brückenleiter selbst frei von einer separaten elektrischen Isolation gehalten werden, da dessen elektrische Isolation über den Feststoffisolationskörper sichergestellt ist. Weiter ist neben der elektrischen Isolation über den Feststoffisolationskörper eine Positionierung und Halterung gegeben.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Feststoffisolationskörper im Wesentlichen eine Hüllkontur eines Rotationskörpers aufweist und Buchsenöffnungen der Kabeleingangssteckverbinder und der Kabelausgangssteckverbinder in einer ersten Stirnseite und der Kabelabzweigsteckverbinder in einer von der ersten Stirnseite abgewandten zweiten Stirnseite der Hüllkontur angeordnet sind.
-
Ein Rotationskörper weist eine Rotationsachse auf, zu welcher sich die Hüllkontur des Feststoffisolationskörpers rotationssymmetrisch erstreckt. Die Feststoffisolation entspricht dabei im Wesentlichen der Hüllkontur eines Rotationskörpers. Gegebenenfalls sind in einzelnen Flächen, insbesondere in Stirnseiten des Feststoffisolationskörpers, Ausnehmungen eingebracht bzw. vorspringende Schultern angeformt. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn an den Stirnseiten die Anordnung der Steckverbinder vorgesehen ist. Die Stirnseiten können dabei jeweils im Wesentlichen als ebene Flächen ausgebildet sein, in welchen Buchsenöffnungen der Steckverbinder angeordnet sind. Eine Anordnung der Kabeleingangssteckverbinder und der Kabelausgangssteckverbinder auf einer gemeinsamen Stirnseite und eine Anordnung des Kabelausgangssteckverbinders auf der entgegengerichteten Stirnseite ermöglicht es, die Trennschalteinrichtung in Richtung der Rotationsachse in ein Kabelnetz einzubringen. In Richtung der Rotationsachse laufen ein/mehrere eingehende(s) und ein ausgehende(s) Kabel auf die Trennschalteinrichtung zu. Über eine Brückung der ein- und ausgehenden Kabel zwischen Kabeleingangssteckverbinder und am Kabelausgangssteckverbinder ist eine dauerhafte unterbrechungsfreie Kontaktierung des eingehenden und des ausgehenden Kabels ermöglicht. Auf der entgegengesetzten Seite ist ein Anschluss eines Kabelabzweiges an dem Kabelabzweigsteckverbinder ermöglicht. Der Kabelzweig läuft ebenfalls in Richtung der Rotationsachse fort. Damit kann beispielsweise eine Anordnung der Trennschalteinrichtung innerhalb eines im Wesentlichen zylindrischen Baukörpers erfolgen, wobei zu- und abgehende Kabel jeweils in Richtung der Zylinderachse verlegt werden können. Somit kann auch bei beengten Raumverhältnissen, beispielsweise in Tunneln, Treppenhäusern, Schächten usw. eine Trennschalteinrichtung positioniert werden, um einen abtrennbaren Abzweig aus einem Kabelring, in welchem die Trennschalteinrichtung über den Kabeleingangssteckverbinder und den Kabelausgangssteckverbinder eingeschleift ist, herzustellen.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Hüllkontur des Feststoffisolationskörpers mantelseitig von einem metallischen Mantel umgriffen ist.
-
Eine mantelseitige Umhüllung des Feststoffisolierkörpers ermöglicht es, dessen Mantelfläche vor äußeren Einwirkungen zu schützen. So kann der metallische Mantel beispielsweise das Einwirken von Flüssigkeiten, Laugen, aggressiven Gasen bzw. allgemein klimatischen Erscheinungen auf den Feststoffisolationskörper verhindern. Damit ist der Feststoffisolationskörper vor einem vorzeitigen Altern geschützt. Als metallische Materialien kommen beispielsweise Eisenmetalle und Nichteisenmetalle infrage. Insbesondere können beispielsweise Aluminiumguss oder hochlegierte Stähle, wie rostfreie Stähle, antimagnetische Stähle usw. Verwendung finden, welche eine fluiddichte Barriere mantelseitig um den Feststoffisolationskörper herum errichten. Beispielsweise kann zumindest mantelseitig ein fluiddichter Mantel um den Feststoffisolierkörper herumgelegt werden. Vorteilhafterweise sollte dieser Mantel stirnseitig möglichst dicht verschlossen werden. Dabei ist zu beachten, dass insbesondere stirnseitig ein abgedichtetes Hindurchführen von mit den Steckverbindern zu kontaktierenden Kabeln erfolgen sollte.
-
Der metallische Mantel kann beispielsweise bei einer Ausführung des Isolierstoffkörpers als Gusskörper, als Gussform dienen.
-
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass Buchsenöffnungen zumindest einer Stirnseite, insbesondere beider Stirnseiten, jeweils auf einer Kreisbahn liegend angeordnet sind.
-
Die Stirnseiten sind von der Rotationsachse der Hüllkontur des Feststoffisolationskörpers zentrisch durchsetzt. Eine Kreisbahn sollte möglichst koaxial zu der Rotationsachse ausgerichtet sein. So können die Buchsenöffnungen der Kabeleingangssteckverbinder und des Kabelausgangssteckverbinders in ein und derselben Stirnseite auf der Kreisbahn angeordnet sein. So können beispielsweise bei dem Einsatz von dreiphasigen Steckverbindern drei Buchsenöffnungen der/des Kabeleingangssteckverbinders auf einer Kreishälfte der Kreisbahn angeordnet sein und drei Buchsenöffnungen der/des Kabelausgangssteckverbinders auf der anderen Kreishälfte der Kreisbahn liegen. Vorteilhafterweise sollten die Buchsenöffnungen des Kabeleingangssteckverbinders und des Kabelausgangssteckverbinders spiegelsymmetrisch zu einer den Kreismittelpunkt der Kreisbahn schneidenden Geraden liegen.
-
Besonders vorteilhaft stellt es sich dar, wenn die Buchsenöffnungen von Kabeleingangssteckverbinder und Kabelausgangssteckverbinder möglichst gleichmäßig am Umfang der Kreisbahn verteilt angeordnet sind.
-
Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass auf der anderen Stirnseite, auf welcher Buchsenöffnungen des Kabelabzweigsteckverbinders zu positionieren sind, eine entsprechende Positionierung derselben auf einer Kreisbahn erfolgt. Vorzugsweise sollten die Kreisbahnen der Buchsenöffnungen auf den beiden Stirnseiten gleichartig dimensioniert sein, so dass die Buchsenöffnungen in Richtung der Rotationsachse hintereinander fluchtend ausgerichtet sein können. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass neben der Verwendung eines einzelnen Abzweigsteckverbinders auch ein zweiter Abzweigsteckverbinder Einsatz findet, so dass in beiden Stirnseiten jeweils paarig der Anschluss von Kabeln erfolgen kann.
-
Bei der Verwendung von Einleiterkabeln in einem dreiphasigen System können auf der Seite des Kabeleingangssteckverbinders und des Kabelausgangssteckverbinders sechs Einleiterkabel kontaktiert werden, von denen jeweils drei einem Kabeleingangssteckverbinder und jeweils drei einem Kabelausgangssteckverbinder zugeordnet sind. Entsprechend kann bei der Ausrüstung der Trennschalteinrichtung mit zwei Kabelabzweigsteckverbindern ein Anschluss dreier Einleiterkabel für den ersten Kabelsteckverbinder und ein Anschluss weiterer dreier Einleiterkabel an dem zweiten Kabelabzweigsteckverbinder vorgesehen sein.
-
In analoger Weise wie die Kabeleingangs- und Kabelausgangssteckverbinder bzw. deren Phasenleiter mittels eines Brückenleiters dauerhaft elektrisch leitend miteinander kontaktiert sind, kann bei der Verwendung zweier Kabelabzweigsteckverbinder eine entsprechende Brückung derer Phasenleiter vorgesehen sein, wobei ein Trennschalter zwischen den jeweiligen Brückenleitern eine Trennstrecke herzustellen vermag.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Trennschalter in einer Kavität des Feststoffisolationskörpers liegt, zu welcher ein in einer Stirnseite des Feststoffisolationskörpers mündender Kanal führt.
-
Innerhalb des Feststoffisolationskörpers ist der Trennschalter eingebettet. Um einen Zugang zu dem Trennschalter auszubilden, kann der Feststoffisolationskörper von einem Kanal durchsetzt sein, welcher in einer Stirnseite des Feststoffisolationskörpers mündet. Vorteilhafterweise sollte der Kanal beispielsweise konzentrisch in dem Feststoffisolationskörper, d. h., längs der Rotationsachse der Hüllkontur des Feststoffisolationskörpers liegen. Über den Kanal kann beispielsweise eine Antriebsenergie zu dem Trennschalter geleitet werden, um beispielsweise eine Relativbewegung zwischen relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken des Trennschalters zu bewirken. Damit ist es möglich, wiederholt eine Trennschaltstrecke herzustellen bzw. wiederholt die Trennschaltstrecke aufzuheben und eine Kontaktierung/Trennung von Kabeleingangssteckverbinder/Kabelausgangssteckverbinder mit dem Kabelabzweigsteckverbinder sicherzustellen. Ein Antrieb kann beispielsweise ein elektromechanischer Antrieb sein, darüber hinaus können auch hydraulische Antriebe, Federspeicherantriebe oder anderweitig betriebene Einrichtungen zum Bewegen von relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken Verwendung finden. Der Trennschalter kann stoffschlüssig spaltfrei in den Feststoffisolationskörper eingebettet sein. Dies kann beispielsweise durch ein Umgießen des Feststoffisolationskörpers erfolgen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Trennschalter innerhalb eines Hohlraumes eingebettet ist, wobei lediglich ein punktuelles Abstützen des Trennschalters vorgesehen ist. Zwischen dem Trennschalter und dem Feststoffisolationskörper verbleibt ein Volumen, welches vorteilhaft mit einem Isolierfluid befüllt ist. Eine Überwachung, Befüllung etc. des Isolierfluids kann beispielsweise über den Kanal erfolgen. Bei einer mehrphasigen Ausführung können Trennschaltstrecken des Trennschalters auch in voneinander verschiedene Kavitäten angeordnet sein. In diesem Falle kann eine Anordnung mehrerer Kanäle vorgesehen sein, die jeweils in einer der Trennschaltstrecken aufnehmenden Kavitäten mündet.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass jeder der Steckverbinder mehrphasig mit jeweils einer separaten Buchsenöffnung für jeden Phasenleiter ausgeführt ist.
-
Eine mehrphasige Ausgestaltung der Trennschalteinrichtung dient dazu, mittels der Trennschalteinrichtung ein mehrphasiges Elektroenergieübertragungssystem auszubilden. Eine mehrphasige Ausgestaltung der Steckverbinder erfordert dabei für jede Phase des mehrphasigen Elektroenergieübertragungssystems einen separaten Phasenleiter, welcher von den anderen Phasenleitern elektrisch zu isolieren ist. Entsprechend ist es vorteilhaft, einen Steckverbinder mit separaten Buchsenöffnungen für jeden Phasenleiter zu verwenden. Damit ist es möglich, zwischen den Phasenleitern, die unterschiedliche elektrisch Potentiale führen können, vergrößerte Kriechstrecken auszubilden, so dass eine Ausbildung von Kriechstromphasen zwischen den Phasenleitern erschwert ist. Der Steckverbinder kann derart ausgeführt sein, dass die Phasenleiter aller Buchsenöffnungen unabhängig voneinander kontaktierbar/die Buchsenöffnungen unabhängig befüllbar sind.
-
Bei der Verwendung von Einleiterkabeln in einem dreiphasigen System können auf der Seite des Kabeleingangssteckverbinders und des Kabelausgangssteckverbinders sechs Einleiterkabel kontaktiert werden, von denen jeweils drei einem Kabeleingangssteckverbinder und jeweils drei einem Kabelausgangssteckverbinder zugeordnet sind. In gleicher Weise können ein oder mehrere Kabelabzweigsteckverbinder ausgeführt sein.
-
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt.
-
Dabei zeigt die
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Trennschalteinrichtung, die
-
2 einen Schnitt durch die Trennschalteinrichtung in vertikaler Ausrichtung, die
-
3 einen Schnitt durch die Trennschalteinrichtung in horizontaler Ausrichtung, sowie die
-
4 eine symbolische perspektivische Ansicht zur Lage der einzelnen Baugruppen in der Trennschalteinrichtung.
-
Die 1 zeigt eine Trennschalteinrichtung in perspektivischer Ansicht. Die Trennschalteinrichtung weist eine im Wesentlichen kreiszylinderförmige Hüllkontur auf. Die Trennschalteinrichtung erstreckt sich dabei im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse 1. Um die Rotationsachse 1 läuft eine Mantelfläche der Trennschalteinrichtung.
-
An Stirnseiten, welche im Wesentlichen lotrecht zu der Rotationsachse 1 liegen und kreisförmig eben ausgebildet sind, schließen sich Kabel 12a, 12b, 12c,; 13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c; 15a, 15b, 15c an. Die Kabel münden in der Trennschalteinrichtung. In der Figur sind die Lagen der in den 2 und 3 dargestellten Schnitte gezeigt.
-
Die 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Rotationsachse 1. Die Rotationsachse 1 liegt in der Schnittebene. Die Trennschalteinrichtung weist einen Feststoffisolationskörper 5 auf. Der Feststoffisolierkörper 5 ist mit einer Hüllkontur ausgestattet, die einem Rotationskörper entspricht. Vorliegend ist die Hüllkontur einem Kreiszylinder entsprechend ausgeformt. In ebenen kreisförmigen Stirnseiten des Feststoffisolierkörpers 5 sind jeweils Buchsenöffnungen 6 angeordnet. Die Buchsenöffnungen 6 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Buchsenöffnungen 6 sind von den Stirnseiten des Feststoffisolierkörpers 5 begrenzt und bilden jeweils einen Zugang zu Kavitäten von Steckverbindern, welche sich in Richtung der Rotationsachse 1 in den Feststoffisolierkörper 5 hinein erstrecken. Die Kavitäten mit den Buchsenöffnungen 6 erstrecken sich im Wesentlichen sacklochartig in den Feststoffisolationskörper 5 in Richtung der Rotationsachse 1 hinein, wobei die Kavitäten in Richtung Kavitätsboden einen sich im Wesentlichen konisch verjüngenden Verlauf aufweisen.
-
Aufgrund der Lage des Schnittes der 1 ist jeweils nur eine Phase der mehrphasigen Trennschalteinrichtung erkennbar. Entsprechend ist in der 2 ein Kabeleingangssteckverbinder 7a, ein Kabelausgangssteckverbinder 8a, ein erster Kabelabzweigsteckverbinder 9a sowie ein zweiter Kabelabzweigsteckverbinder 10a gezeigt. Die Steckverbinder 7a, 8a, 9a, 10a sind jeweils gleichartig aufgebaut. In jedem der Steckverbinder 7a, 8a, 9a, 10a ist ein Phasenleiter 11 angeordnet. Der Phasenleiter 11 ist buchsenförmig ausgestaltet und teilweise in dem Feststoffisolierkörper 5 eingebettet. Die Phasenleiter 11 ragen mit ihren Buchsenöffnungen in die Kavitäten der Steckverbinder 7a, 8a, 9a, 10a hinein und durchsetzt die Kavitätsböden. Mit den Buchsen der Phasenleiter 11 der Steckverbinder 7a, 8a, 9a, 10a sind jeweils Abschlussarmaturen eines Eingangskabels 12a, eines Ausgangskabels 13a sowie eines ersten Abzweigkabels 14a sowie eines zweiten Abzweigkabels 15a elektrisch leitend kontaktiert. Somit sind die Phasenleiter der Eingangskabel 12a, Ausgangskabel 13a, ersten Abzweigkabel 14a, zweiten Abzweigkabel 15a mit dem Phasenleiter des jeweils zugeordneten Steckverbinders 7a, 8a, 9a, 10a elektrisch leitend kontaktiert. Das Eingangskabel 12a, das Ausgangskabel 13a, das erste Abzweigkabel 14a sowie das zweite Abzweigkabel 15a sind als Einleiterkabel ausgeführt. Um eine elektrische Isolation der Kavitäten der Buchsenöffnungen 6 zu erzeugen, sind an den Kabeln 12, 13a, 14a, 15a Abschlussarmaturen angeordnet, welche mit formkomplementären Steckkörpern die Kavitäten des Feststoffisolationskörpers 5 befüllen und dazu die Buchsenöffnungen 6 durchsetzen und verschließen.
-
Die Phasenleiter 11 des Kabeleingangssteckverbinders 7a sowie des Kabelausgangssteckverbinders 8a sind mittels eines ersten Brückenleiters 16 dauerhaft elektrisch leitend kontaktiert. Der erste Brückenleiter 16 ist in den Feststoffisolationskörper 5 eingebettet. In analoger Weise sind die Phasenleiter 11 des ersten Kabelabzweigsteckverbinders 9a sowie des zweiten Kabelabzweigsteckverbinders 10a über einen zweiten Brückenleiter 17 elektrisch leitend miteinander kontaktiert. Die Brückenleiter 16, 17 bilden somit Knotenpunkte, welche innerhalb des Feststoffisolationskörpers 5 positioniert und festgelegt sind.
-
Ausgehend von den Knotenpunkten ist zwischen den Brückenleitern 16, 17 ein Trennschalter 18 angeordnet. Der Trennschalter 18 weist eine erste Kontaktierungsseite 18a sowie eine zweite Kontaktierungsseite 18b auf. Die erste Kontaktierungsseite 18a ist elektrisch leitend mit dem ersten Brückenleiter 16 verbunden, welcher den Phasenleiter 11 des Kabeleingangssteckverbinders 7a mit dem Phasenleiter 11 des Kabelausgangssteckverbinders 8a verbindet. Die zweite Kontaktierungsseite 18b des Trennschalters 18 ist mit dem zweiten Brückenleiter 17 verbunden, welcher die Phasenleiter 11 von erstem und zweitem Kabelabzweigsteckverbinder 9a, 10a miteinander verbindet. Zwischen der ersten und der zweiten Kontaktierungsseite 18a, 18b des Trennschalters 18 sind relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke des Trennschalters 18 angeordnet. Über eine Bewegung der relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke ist eine Kontaktierung der Brückenleiter 16, 17 bzw. einer Aufhebung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Brückenleitern 16, 17 ermöglicht. Folglich sind die Phasenleiter 11, welche auf der einen Stirnseite des Feststoffisolierkörpers 5 angeordnet sind, mit den Phasenleitern 11, welche auf der anderen Stirnseite des Feststoffisolierkörpers 5 befindlich sind, über den Trennschalter 18 schaltbar. Somit ist es möglich, die Phasenleiter 11 des Kabeleingangssteckverbinders 7a sowie des Kabelausgangssteckverbinders 8a bedarfsweise mit den Phasenleitern 11 des ersten bzw. des zweiten Kabelabzweigsteckverbinders 9a, 10a zu verbinden bzw. eine derartige Verbindung aufzuheben. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Trennschalteinrichtung mit einem Erdungskontakt versehen ist, so dass einer der Brückenleiter 16, 17 oder beide Brückenleiter 16, 17 bedarfsweise mit Erdpotential beaufschlagbar sind. Dazu kann vorgesehen sein, dass der Trennschalter 18 beispielsweise als so genannter Dreistellungstrennschalter ausgebildet ist, so dass mittels eines bewegbaren Kontaktstückes, welches zwischen einer Einschaltposition, einer Trennposition und einer Erdungsposition verfahrbar ist, ein Kontaktieren, ein Trennen sowie ein Erden möglich ist. In der 2 ist die Erdungsposition durch ein Erdungssymbol 19 schematisch dargestellt.
-
Zur Aufnahme des Trennschalters 18 weist der Feststoffisolationskörper 5 eine Ausnehmung auf, in welcher der Trennschalter 18 eingebettet ist. Der Trennschalter 18 ist dabei derartig vollständig in den Feststoffisolationskörper 5 eingebettet, dass ein Entnehmen ohne Zerstören des Feststoffisolierkörpers 5 unmöglich ist. Um einen Zugang zu dem eingebetteten Trennschalter 18 zu erhalten, ist der Feststoffisolationskörper 5 von einem ersten Kanal 20 sowie einem zweiten Kanal 21 durchsetzt. Die beiden Kanäle 20, 21 münden jeweils einerseits in der Ausnehmung, welche den Trennschalter 18 umgibt. Mit ihren jeweils anderen Seiten münden der erste Kanal 20 in einer ersten Stirnseite sowie der zweite Kanal 21 in einer zweiten Stirnseite des Feststoffisolationskörpers 5. Erste und zweite Stirnseite sind entgegengesetzt voneinander am Feststoffisolationskörper 5 angeordnet. Über den zweiten Kanal 21 ist eine Zuleitung einer Antriebswelle, die mit einem Elektromotor gekoppelt ist, vorgesehen. So ist eine Antriebseinrichtung 22 gebildet, um ein bewegbares Kontaktstück des Trennschalters 18 in eine Einschaltposition, in eine Trennposition oder in eine Erdungsposition zu bewegen. Über den ersten Kanal 20 kann weiterhin vorgesehen sein, dass eine Notbedienung des Trennschalters 18 beispielsweise mittels einer durch den ersten Kanal 20 einzuführender Handkurbel möglich ist. Weiter ist über die Kanäle 20, 21 ein Beprobung, Befüllung, Überwachung etc. eines den Trennschalter 18 umspülenden Isolierfluids möglich. Als Isolierfluid sind beispielsweise Druckgase oder Isolieröle einsetzbar.
-
In der 2 sind jeweils exemplarisch die Bauteile abgebildet, welche zu einer Phase der mehrpolig ausgeführten Trennschalteinrichtung gehören. Weiter sind an der Trennschalteinrichtung in analoger Weise Bauteile angeordnet, die eine mehrpolige Verwendung der Trennschalteinrichtung ermöglichen. Deren Position ist beispielsweise in den 3 und 4 erkennbar.
-
Mantelseitig ist die umlaufende Kreiszylindermantelfläche des Feststoffisolationskörpers 5 von einem Metallmantel 23 umgriffen. Der Metallmantel 23 liegt in Form eines Hohlzylinders mit geringer Wandstärke vor, so dass ein Rohr gebildet ist. Der Metallmantel 23 dient dabei als verlorene Schalung, um den Feststoffisolationskörper 5 in einem Gussverfahren einstückig mit den Steckverbindern 7a, 8a, 9a, 10a auszuformen. In axialer Richtung überragt der Metallmantel 23 die erste und die zweite Stirnseite des Feststoffisolationskörpers 5, so dass oberhalb der Stirnseiten jeweils Aufnahmeräume geschaffen sind, um beispielsweise die Antriebseinrichtung 22 oder Anbauteile aufnehmen zu können. Stirnseitig ist der Metallmantel 23 mit abdichtenden Deckeln 24 verschlossen. Die Deckel 24 sind dichtend von den Kabeln 12a, 13a, 14a, 15a durchsetzt. Der Metallmantel 23 sowie die Deckel 24 können beispielsweise aus einem Nichteisenmetall oder einem hochlegierten Eisenmetall gefertigt werden. Vorzugsweise sollten der Metallmantel 23 sowie die Deckel 24 aus einem nichtrostenden Stahl gefertigt sein. Mittels entsprechender Dichtelemente kann sichergestellt werden, dass durch den Metallmantel 23 sowie den Deckel 24 nebst daran befindlicher Dichtelemente Fremdstoffe wie Gase oder Feuchtigkeit in das Innere der Trennschalteinrichtung nicht eindringen können. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass beispielsweise der Metallmantel 23 sowie die Deckel 24 eine fluiddichte Kapselung ausbilden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kapselung gasdicht ist, so dass das Innere beispielsweise mit einem unter Überdruck stehenden Gas befüllbar ist. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der zur Aufnahme des Trennschalters 18 vorgesehene Raum mit einem Gas befüllt ist. Dieses Gas kann beispielsweise auch Überdruck führen.
-
In der 3 ist ein Schnitt in einer in den 1 und 2 markierten Schnittebene abgebildet. Korrespondierend zur Darstellung der 1 ist erkennbar, dass es sich um eine mehrphasige, vorliegend eine dreiphasige Trennschalteinrichtung handelt. Die Steckverbinder sind jeweils dreiphasig ausgeführt, wobei in der 2 lediglich eine der Phasen im Schnitt dargestellt ist. Zu erkennen sind die Kavitäten der Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 7c sowie der Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c. Die Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 7c sowie die Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c sind auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse 1 herum angeordnet. Dabei sind sämtliche Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 7c sowie Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c jeweils auf der Kreisbahn angeordnet, wobei die Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 7c sowie die Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c jeweils an Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet sind. Weiterhin ist der aus der 2 bekannte erste Brückenleiter 16 dargestellt, der einen Phasenleiter 11 des Kabeleingangssteckverbinders 7a mit einem Phasenleiter 11 des Kabelausgangssteckverbinders 8a elektrisch verbindet. In analoger Weise sind die weiteren Phasen des mehrphasigen Kabeleingangssteckverbinders 7b, 7c mit dem mehrphasigen Kabelausgangssteckverbinder 8b, 8c verbunden. Die weiteren Brücken sind dabei als stumpfwinklige abgewinkelte Brücken ausgeführt.
-
Die Kreisbahn, auf welcher die Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 7c sowie die Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c befindlich sind, weist einen Durchmesser auf, auf welchem sich die Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 7c sowie die Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c spiegelsymmetrisch zu einem durch die Rotationsachse 1 laufenden Durchmesser verteilen. Längs dieses Durchmessers, welcher als Spiegelachse wirkt, ist der Trennschalter 18 verteilt angeordnet, wobei in Richtung der Rotationsachse 1 gesehen, die Trennschaltstrecken der einzelnen Phasen des Trennschalters 18 in der Rotationsachse 1 bzw. auf der Kreisbahn der Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 7c bzw. der Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c angeordnet sind. Der Trennschalter 18 weist mehrere Schaltkammern auf, die jeweils die Trennschaltstrecken der einzelnen Phasen aufweisen. Längs der Spiegelachse können die einzelnen Schaltkammern in verschiedenen Positionen angeordnet werden. Insbesondere können die Schaltkammern, welche nicht auf der Rotationsachse 1 liegen, näher an die Rotationsachse heranrücken. Insbesondere können sämtliche Schaltkammern innerhalb einer Kreisbahn der Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 67c bzw. der Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c positioniert sein. Die Schaltkammern des Trennschalters können in einer gemeinsamen Kavität des Feststoffisolierkörpers 5 angeordnet sein oder jeweils von einer separaten Kavität umgeben sein. Jede der Kavitäten kann mit einem in einer der Stirnseiten mündenden Kanal ausgestattet sein. Damit ist eine symmetrische Trennschalteinrichtung gebildet, in welcher der Feststoffisolationskörper 5 zwischen den einzelnen Phasenleitern der Kabeleingangssteckverbinder 7a, 7b, 7c bzw. der Kabelausgangssteckverbinder 8a, 8b, 8c sowie der einzelnen Phasen des Trennschalters 18 ein ausreichendes Volumen an Feststoff zu Isolationszwecken zur Verfügung stellt.
-
Die 4 zeigt eine Abwandlung der 1, wobei nunmehr symbolisch der Schaltplan zwischen den einzelnen Kabeleingangssteckverbindern 7a, 7b, 7c, Kabelausgangssteckverbindern 8a, 8b, 8c, dem ersten Kabelabzweigsteckverbinder 9a, 9b, 9c sowie dem zweiten Kabelabzweigsteckverbinder 10a, 10b, 10c dargestellt ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
