DE102011102957B4

DE102011102957B4 - Trennschalter für Oberleitungen

Info

Publication number: DE102011102957B4
Application number: DE201110102957
Authority: DE
Inventors: Stefan Wieduwilt
Original assignee: BICC Holdings GmbH
Current assignee: BICC Holdings GmbH
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-05-24
Also published as: DK2528078T3; DE102011102957A1; EP2528078B1; ES2448341T3; EP2528078A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trennschalter 1 für Oberleitungen, der über eine Grundplatte 2 verfügt, die mindestens ein Paar 3 von Kontaktmessern 4A, 4B und ein Paar 5 von Kontaktfedern 6A, 6B trägt. Eines der beiden Paare von Kontaktfedern bzw. Kontaktmessern ist schwenkbar und das andere Paar von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern ist ortsfest angeordnet, so dass durch Verschwenken des schwenkbaren Paars von Kontaktfedern bzw. Kontaktmessern die Kontaktfedern und die Kontaktmesser in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden können. Zum Verschwenken des schwenkbaren Paars 5 von Kontaktfedern bzw. Kontaktmessern dient eine Antriebseinheit 8, die eine oberhalb der Grundplatte 2 angeordnete Kolben-Zylinder-Anordnung 15 aufweist. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 15 steht einerseits mit dem schwenkbaren Paar 5 von Kontaktfedern bzw. Kontaktmesser und andererseits mit der Grundplatte 2 in Wirkverbindung, so dass durch Ein- bzw. Ausfahren des Kolbens 15A der Kolben-Zylinder-Anordnung 15 das schwenkbare Paar 5 von Kontaktfedern bzw. Kontaktmesser verschwenkt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Oberleitungsmast 17 mit einem derartigen Trennschalter 1.

Description

Die Erfindung betrifft einen Trennschalter für Oberleitungen sowie einen Oberleitungsmast mit einem Trennschalter.
Elektrische Hochspannungsschalter für Hochspannungsanlagen sind allgemein bekannt. Die bekannten Trennschalter für Oberleitungen von elektrifizierten Bahnen verfügen über Kontaktmesser und Kontaktfedern, die in Eingriff sind, wenn der Schalter geschlossen ist. Zum Öffnen des Schalters werden die Kontaktmesser und Kontaktfedern außer Eingriff gebracht.
Die Betätigung der bekannten Trennschalter für Oberleitungen erfolgt im Allgemeinen über ein mechanisches Gestänge, das den am Mastkopf angeordneten Trennschalter mit einem Hebel am Mastfuß verbindet. Nachteilig ist, dass die Montage des Trennschalters mit dem mechanischen Gestänge relativ aufwendig ist, da die Montage nicht nur die Verbindung, sondern auch die Justierung von beweglichen Teilen einschließt. Auch erfordert die Betätigung des Trennschalters über ein mechanisches Gestänge eine relativ ausladende Konstruktion des Trennschalters. Im Übrigen beeinträchtigt das mechanische Gestänge das äußere Erscheinungsbild des Oberleitungsmasts.
Aus der DE 199 55 301 B4 ist ein Fernantrieb zum Ein- und Ausschalten Von Masttrennschaltern beim Oberleitungsbau für elektrische Schienenfahrzeuge bekannt. Der Schalterfernantrieb verfügt über einen innerhalb eines Gehäuses angeordneten Antriebsmotor, der über ein Umlenkgetriebe eine Antriebswelle für einen Stellhebel eines Antriebsgestänges betätigt.
Die DE 197 04 933 B4 beschreibt einen Masttrennschalter, der über eine Schwenkeinrichtung verfügt, die über ein Schaltergestänge betätigt wird. Die Betätigung des Masttrennschalters über das Schaltergestänge kann wahlweise durch einen Handantrieb oder einen elektrischen Antrieb erfolgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trennschalter für Oberleitungen zu schaffen, der an einem Oberleitungsmast als kompakte Einheit einfach zu montieren ist, ebne das äußere Erscheinungsbild des Masts wesentlich zu beeinträchtigen. Darüber hinaus ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Oberleitungsmast mit einem derartigen Trennschalter zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind die Gegenstände der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Trennschalter für Oberleitungen verfügt über eine Grundplatte, die mindestens ein Paar von Kontaktmessern und ein Paar von Kontaktfedern trägt. Bei einer Ausführungsform ist das Paar von Kontaktfedern schwenkbar und das Paar von Kontaktmessern ortsfest angeordnet, so dass durch Verschwenken des schwenkbaren Paars von Kontaktfedern die Kontaktmesser und die Kontaktfedern in Eingriff oder außen Eingriff gebracht werden können. Eine alternative Ausführungsform sieht die schwenkbare Anordnung der Kontaktmesser und die ortsfeste Anordnung der Kontaktfedern vor.
Zum Verschwenken des schwenkbaren Paars von Kontaktfedern bzw. Kontaktmessern dient eine Antriebseinheit, die eine oberhalb der Grundplatte angeordnete Kolben-Zylinder-Anordnung aufweist. Die Kolben-Zylinder-Anordnung steht einerseits mit dem schwenkbaren Paar von Kontaktfedern bzw. Kontaktmessern und andererseits mit der Grundplatte in Wirkverbindung, so dass durch Ein- bzw. Ausfahren des Kolbens der Kolben-Zylinder-Anordnung das schwenkbare Paar von Kontaktfedern bzw. Kontaktmessern verschwenkt wird. Die Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung kann hydraulisch erfolgen, wobei die erforderlichen Hydraulikleitungen leicht in dem Mast unterzubringen sind, ohne das äußere Erscheinungsbild des Masts zu beeinträchtigen.
Von Vorteil ist, dass die hydraulische Betätigung der Kontaktfedern bzw. Kontaktmesser nicht die Verbindung und Justierung von beweglichen Teilen erfordert. Der Trennschalter kann als vorgefertigte Einheit geliefert und montiert werden. Darüber hinaus arbeitet der Trennschalter weitgehend wartungs- und störungsfrei. Auch die Geräuschentwicklung ist bei der Betätigung des Trennschalters relativ gering. Im Übrigen sind die Hydraulikleitungen im Gegensatz zu dem mechanischen Gestänge nicht elektrisch leitend, wodurch auch die Sicherheit des Trennschalters noch erhöht wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trennschalters liegt darin, dass auf die tragende Konstruktion des Trennschalters nur relativ geringe mechanische Kräfte wirken, so dass eine ausladende Tragkonstruktion, die hohen Kräften standhalten kann, nicht erforderlich ist. Daraus ergibt sich auch eine kompakte Bauform, die insbesondere in urbaner Umgebung beim Einsatz des Trennschalters im Nahverkehr das optische Erscheinungsbild des Mastes nicht wesentlich beeinträchtigt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kolben-Zylinder-Anordnung parallel zu der Grundplatte angeordnet, wenn die Kontaktmesser und die Kontaktfedern in Eingriff sind. Die Kolben-Zylinder-Anordnung kann aber auch gegenüber der Grundplatte geneigt sein, solange sich die Kolben-Zylinder-Anordnung oberhalb der Grundplatte befindet. Dabei ist entscheidend, dass neben oder unterhalb der Grundplatte befindliche Betätigungselemente nicht vorhanden sind. Folglich wirken die beim Schalten auftretenden Kräfte nur innerhalb des Trennschalters, so dass die den Trennschalter tragende Konstruktion nur das Eigengewicht des Trennschalters aufzunehmen hat.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktmesser und die Kontaktfedern an Isolatorkappen befestigt, die auf Isolatoren aufgesetzt sind, die in Isolatoraufnahmen eingesetzt sind. Vorzugsweise sind die beiden Kontaktmesser bzw. Kontaktfedern des schwenkbaren Paars von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern in eine Isolatoraufnahme eines gemeinsamen Isolators und die Kontaktmesser bzw. Kontaktfedern des ortsfesten Paars von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern jeweils in Isolatoraufnahmen von getrennten Isolatoren eingesetzt. Die Kolben-Zylinder-Anordnung ist dann vorzugsweise einerseits an der Isolatoraufnahme des schwenkbaren Paars von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern befestigt und andererseits an den Isolatoraufnahmen des ortsfesten Paars von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern befestigt. Es ist aber auch möglich, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung nicht an den Isolatoraufnahmen des ortsfesten Paars von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern, sondern an der Grundplatte befestigt ist. Die Kolben-Zylinder-Anordnung ist vorzugsweise sowohl gelenkig mit der Isolatoraufnahme des schwenkbaren Paars von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern als auch gelenkig mit den Isolatoraufnahmen des ortsfesten Paars von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern verbunden, so dass sich die Kolben-Zylinder-Anordnung gegenüber den Befestigungspunkten beim Öffnen und Schließen des Trennschalters gegenüber der Grundplatte verschwenken kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Trennschalters sieht vor, dass das Paar von Kontaktmessern ortsfest und das Paar von Kontaktfedern schwenkbar an der Grundplatte isoliert befestigt sind, wobei die Kolben-Zylinder-Anordnung einerseits mit dem Paar von Kontaktfedern und andererseits mit der Grundplatte in Wirkverbindung steht. Dadurch wird erreicht, dass die Trennstrecke zwischen den ortsfesten Kontaktmessern relativ groß ist, wodurch die Sicherheit des Trennschalters erhöht wird.
Es ist bekannt, dass im Kurzschlussfall auf die Kontaktmesser oder Kontaktfedern relativ große Kräfte wirken können, die auf eine Streckung der Leitungsseile in Folge des Kurzschlussstroms zurückzuführen sind. Eine bevorzugte Ausführungsform des Trennschalters sieht daher vor, dass die Kontaktfedern schwenkbar und die Kontaktmesser ortsfest angeordnet sind, wobei die Länge der Kontaktfedern in Längsrichtung kleiner als die Länge der Kontaktmesser in Längsrichtung ist. Daraus ergibt sich, dass die Kontaktfedern relativ steif sind und die Kontaktmesser einen großen Hebelarm bilden. Wenn aufgrund der im Kurzschlussfall auftretenden Torsionskräfte die Kontaktmesser nach außen gedreht werden, können die Kontaktfedern aufgrund des relativ großen Hebelarms der Kontaktmesser die auftretenden Torsionskräfte besser aufnehmen. Darüber hinaus ist die relativ große Steifigkeit der Kontaktfedern bei der Aufnahme der Torsionskräfte von Vorteil.
Der erfindungsgemäße Oberleitungsmast zeichnet sich dadurch aus, dass der Mast über den erfindungsgemäßen Trennschalter verfügt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Grundplatte des Trennschalters von Stützisolatoren getragen, die an einer Platte befestigt werden können. Da der erfindungsgemäße Trennschalter eine kompakte Einheit bildet und nur das Eigengewicht des Trennschalters aufzunehmen hat, können die Befestigungselemente des Trennschalters in ihren äußeren Abmessungen relativ klein bemessen sein.
Zur Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung kann eine Hydraulik-Einheit am Mastfuß des Oberleitungsmasts vorgesehen sein. Diese Hydraulik-Einheit kann unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise ist es möglich, nur eine Hydraulik-Einheit für die Notbetätigung bei Stromausfall vorzusehen, die über eine manuelle Pumpe zum Aufbau des Hydraulikdrucks in den Hydraulikleitungen verfügt. Es kann aber auch eine Hydraulik-Einheit mit einer elektrischen Pumpe vorgesehen sein, um den Trennschalter automatisch betätigen zu können.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 den erfindungsgemäßen Trennschalter in perspektivischer Darstellung, wobei der Trennschalter geöffnet ist,
2 den Trennschalter von 1, wobei der Trennschalter geschlossen ist,
3 einen Oberleitungsmast mit dem Trennschalter von 1 in der Seitenansicht und
4 den Oberleitungsmast von 1 in der Ansicht aus der Richtung des Pfeils IV.
Der Trennschalter 1 weist eine Grundplatte 2 auf, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Paar 3 von Kontaktmessern 4A, 4B und ein Paar 5 von Kontaktfedern 6A, 6B trägt. Die Kontaktmesser 4A, 4B sind ortsfest und die Kontaktfedern 6A, 6B sind schwenkbar isoliert an der Grundplatte 2 befestigt, so dass die Kontaktmesser und die Kontaktfedern in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden können. Die Kontaktmesser 4A, 4B und die Kontaktfedern 6A, 6B verfügen jeweils über Funkenhörner 7. Die Länge der Kontaktmesser (4A, 4B) entspricht in Längsrichtung 1,8 bis 2,5, insbesondere 2,2, der Länge der Kontaktfedern (6A, 6B) in Längsrichtung.
Die 1 zeigt den Trennschalter in der geschlossenen Stellung, in der die Kontaktmesser und Kontaktfedern in Eingriff sind, während 2 die geöffnete Stellung des Trennschalters zeigt, in der die Kontaktmesser und Kontaktfedern außer Eingriff sind.
Nachfolgend wird die Antriebseinheit 8 zum Verschwenken der Kontaktfedern 6A, 6B im Einzelnen beschrieben.
An der einen Seite der Grundplatte 2 ist schwenkbar eine zylindrische Isolatoraufnahme 9 befestigt, in die ein Isolator 10 eingesetzt ist, auf dem eine Isolatorkappe 11 sitzt, die eine Lasche 11A aufweist, an der die beiden Kontaktfedern 6A, 6B befestigt sind. Die Kontaktfedern 6A, 6B bilden zusammen mit dem Isolator 10 sowie der Isolatoraufnahme 9 und der Isolatorkappe 11 eine gegenüber den ortsfesten Kontaktmessern 4A, 4B verschwenkbare Einheit.
Die beiden Kontaktmesser 4A, 4B sind jeweils an der Lasche 12AA, 12BB der Isolatorkappe 12A, 12B eines Isolators 13A, 13B befestigt. Die Isolatoren 13A, 13B sind wiederum jeweils in eine zylindrische Isolatoraufnahme 14A, 14B eingesetzt.
Die Kontaktmesser 4A, 4B und die Kontaktfedern 6A, 6B sind jeweils aufeinander ausgerichtet, so dass beim Verschwenken der Kontaktfedern die Kontaktfedern in die Kontaktmesser greifen.
Die Antriebseinheit 8 zum Verschwenken der Kontaktfedern gegenüber den Kontaktmessern weist eine Kolben-Zylinder-Anordnung 15 auf, die oberhalb der Grundplatte 2 angeordnet ist. Wenn der Trennschalter geschlossen ist (1), ist die Kolben-Zylinder-Anordnung 15 parallel zu der Grundplatte 2 angeordnet. Beim Öffnen des Trennschalters neigt sich die Kolben-Zylinder-Anordnung leicht gegenüber der Grundplatte (2).
Der Kolben 15A der Kolben-Zylinder-Anordnung 15 ist gelenkig mit zwei Laschen 9A, 9B verbunden, die an die Isolatoraufnahme 9 des Isolators 10 der Kontaktfedern 6A, 6B angeformt sind. Auch die Isolatoraufnahmen 14A, 14B der Isolatoren 13A, 13B der Kontaktmesser 4A, 4B weisen Laschen 14AA, 14AB, 14BA, 14BB auf, die eine Stange 16 aufnehmen, mit der der Zylinder 15B der Kolben-Zylinder-Anordnung 15 gelenkig verbunden ist.
Die erforderlichen Hydraulikleitungen zur Betätigung der vorzugsweise hydraulisch betätigbaren Kolben-Zylinder-Anordnung 15 sind in den Figuren nicht dargestellt. Durch Ein- und Ausfahren des Kolbens 15A der Kolben-Zylinder-Anordnung 15 wird der Trennschalter geöffnet bzw. geschlossen. Dabei ist von Vorteil, dass sämtliche Kräfte innerhalb des Trennschalters wirken. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 15 befindet sich oberhalb der Grundplatte 2 zwischen den Isolatoren der Kontaktmesser 4A, 4B und der Kontaktfedern 6A, 6B. Dadurch erhält der Trennschalter eine kompakte Bauform. Ausladende Teile, die sich über die Grundplatte 2 seitlich hinaus und nach oben oder nach unten erstrecken, sind nicht vorhanden. Auch sind keine Traversen erforderlich, an denen bewegliche Teile zu befestigen sind.
Die 3 und 4 zeigen den Oberleitungsmast zusammen mit dem Trennschalter aus unterschiedlichen Ansichten. Bei dem Oberleitungsmast 17 handelt es sich um einen bekannten Metallmast. Die Grundplatte 2 des Trennschalters 1 wird von Stützisolatoren 18 getragen, die an der Oberseite des Mastkopfs 17A befestigt sind. Im Mastfuß 17B befindet sich hinter einer Klappe 19 eine in den 3 und 4 nicht sichtbare Hydraulik-Einheit 20 zur Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung. Die Hydraulik-Einheit 18 ist über im Mast geführte Hydraulikleitungen mit der Kolben-Zylinder-Anordnung 15 verbunden. Die Hydraulik-Einheit kann über eine nicht dargestellte Bedieneinheit zur elektrischen Betätigung einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe verfügen. Es ist aber auch möglich, dass die Hydraulik-Einheit über eine nicht dargestellte Handpumpe zum Aufbau des Hydraulikdrucks in den Hydraulikleitungen verfügt.

Claims

Trennschalter für Oberleitungen mit einer Grundplatte (2), die mindestens ein Paar (3) von Kontaktmessern (4A, 4B) und ein Paar (5) von Kontaktfedern (6A, 6B) trägt, wobei eines der beiden Paare (3) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern ortfest und das andere Paar (5) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern schwenkbar angeordnet sind, so dass durch Verschwenken des schwenkbaren Paars von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern die Kontaktmesser und die Kontaktfedern in Eingriff oder außer Eingriff bringbar sind und einer Antriebseinheit (8) zum Verschwenken des schwenkbaren Paars (5) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (8) eine oberhalb der Grundplatte (2 angeordnete Kolben-Zylinder-Anordnung (15) aufweist, die einerseits mit dem schwenkbaren Paar (5) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern und andererseits mit der Grundplatte (2) in Wirkverbindung steht, so dass durch Ein- bzw. Ausfahren des Kolbens (15A) der Kolben-Zylinder-Anordnung (15) das schwenkbare Paar (5) von Kontaktmesser bzw. Kontaktfedern verschwenkt wird.
Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (15) parallel zu der Grundplatte (2) angeordnet ist, wenn die Kontaktmesser (4A, 4B) und die Kontaktfedern (6A, 6B) in Eingriff sind.
Trennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmesser (4A, 4B) und die Kontaktfedern (6A, 6B) an Isolatorkappen (11, 13A, 13B) befestigt sind, die auf Isolatoren (10, 12A, 12B) aufgesetzt sind, die in Isolatoraufnahmen (9, 14A, 14B) eingesetzt sind.
Trennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktmesser (4A, 4B) bzw. Kontaktfedern (6A, 6B) des schwenkbaren Paars (5) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern in eine Isolatoraufnahme (9) eines gemeinsamen Isolators (10) und die Kontaktmesser bzw. Kontaktfedern des ortsfesten Paars (3) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern jeweils in Isolatoraufnahmen (13A, 13B) von getrennten Isolatoren (12A, 12B) eingesetzt sind.
Trennschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (15) einerseits an der Isolatoraufnahme (9) des schwenkbaren Paars (5) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern befestigt ist und andererseits an den Isolatoraufnahmen (13A, 13B) des ortsfesten Paars (3) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern befestigt ist.
Trennschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15A) der Kolben-Zylinder-Anordnung (15) einerseits an der Isolatoraufnahme (9) des schwenkbaren Paars (5) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern gelenkig befestigt ist und der Zylinder (15B) der Kolben-Zylinder-Anordnung (15) an den Isolatoraufnahmen (13A, 13B) des ortsfesten Paars (3) von Kontaktmessern bzw. Kontaktfedern gelenkig befestigt ist.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar (3) von Kontaktmesser ortsfest und das Paar (5) von Kontaktfedern schwenkbar an der Grundplatte (2) isoliert befestigt sind, wobei die Kolben-Zylinder-Anordnung (15) einerseits mit dem Paar (5) von Kontaktfedern und andererseits mit der Grundplatte (2) in Wirkverbindung steht.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kontaktfedern (6A, 6B) in Längsrichtung kleiner als die Länge der Kontaktmesser (4A, 4B) in Längsrichtung ist.
Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kontaktmesser (4A, 4B) in Längsrichtung 1,8 bis 2,5, insbesondere 2,2, der Länge der Kontaktfedern (6A, 6B) in Längsrichtung entspricht.
Oberleitungsmast mit einem Trennschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Oberleitungsmast nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) des Trennschalters (1) von Stützisolatoren (18) getragen wird, die am Mastkopf (17A) des Masts (17) befestigt sind.
Oberleitungsmast nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikeinheit zur Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung (15) vorgesehen ist.