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Die Erfindung betrifft eine Mittelspannungs-Schalteinrichtung zur Betätigung eines Mittelspannungsschalters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Mittelspannungsschalter mit einer solchen Mittelspannungs-Schalteinrichtung.
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Aus der
EP 1 094 479 A2 ist eine Schalteinrichtung bekannt, welche zur Betätigung von elektrischen Schaltelementen verwendet wird. Die Schalteinrichtung wird durch ein Getriebe gebildet, wobei die Antriebsseite des Getriebes wahlweise sowohl durch eine Handkurbel manuell bedient als auch durch eine motorische Antriebsvorrichtung bewegt werden kann. Dazu ist die Handkurbel parallel zu der motorischen Antriebsvorrichtung geschalten. An der Abtriebsseite des Getriebes ist ein als Hebel ausgeführtes Schaltelement für die Bewegungsübertragung auf ein Schaltgerät angeordnet. Eine derartige parallele Koppelung der als Handkurbel ausgeführten manuell bedienbaren Betätigungseinrichtung mit der motorischen Antriebsvorrichtung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig und bei einer Störung schwierig zu sichern.
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Aus der
US 2009/0 314 620 A1 ist zudem bekannt die motorische Antriebsvorrichtung und die manuell bedienbaren Betätigungseinrichtung in Reihe hintereinander anzuordnen, wobei die motorische Antriebsvorrichtung zwischen der manuell bedienbaren Betätigungseinrichtung und dem Schaltelement angeordnet ist. Die Bewegung des Schaltelements zwischen zwei Schaltstellungen erfolgt mittels eines Gelenkarms. An einem Ende des Gelenkarms ist das Schaltelement befestigt, wohingegen auf das andere Ende des Gelenkarms ein manuell bedienbares Betätigungsmittel und auf ein Zwischengelenk des Gelenkarms eine motorische Antriebsvorrichtung wirkt. Hierdurch kann sowohl durch die manuelle als auch durch die motorische Antriebsvorrichtung eine Bewegung des Gelenkarms und damit des Schaltelements erreicht werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mittelspannungs-Schalteinrichtung und einen Mittelspannungsschalter mit einer solchen Mittelspannungs-Schalteinrichtung zu schaffen, die bei einfacher und kostengünstiger Bauweise ein sicheres Trennen einer elektrischen Leitung durch das Schaltelement ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Mittelspannungs-Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Mittelspannungs-Schalteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Mittelspannungs-Schalteinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die motorische Antriebsvorrichtung durch die manuell bedienbare Betätigungseinrichtung verschiebbar ist. Hierdurch kann die motorische Antriebsvorrichtung schnell und einfach aus einer Betriebsstellung in eine Sicherungsstellung bewegt werden, in der sich das Schaltelement unabhängig von der Ansteuerung der motorischen Antriebsvorrichtung in einer Offenstellung befindet. Damit wird ein sicheres Trennen einer elektrischen Leitung durch das Schaltelement ermöglicht. Hierdurch kann ein Schaltelement relativ einfach sowohl über die motorische Antriebsvorrichtung als auch über die manuell bedienbare Betätigungseinrichtung aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegt werden. Motorische Antriebsvorrichtungen haben den Vorteil, dass durch diese ferngesteuert die Schalteinrichtungen betätigt werden können. Dies wird beispielsweise notwendig, wenn Störungen im Stromnetz auftreten und über die Abschaltung einzelner Bereiche der Fehler lokalisiert werden soll. Als Folge der raschen Fehlerortung ist eine hohe Verfügbarkeit des Stromnetzes gewährleistet und ein wirtschaftlicher Nutzen für Netzbetreiber und Netzkunden sichergestellt. Für den Fall, dass beispielsweise die motorische Antriebsvorrichtung blockiert und das Schaltelement in der Schließstellung hält, kann über die manuell bedienbare Betätigungseinrichtung eine Bewegung des Schaltelements in die Offenstellung erreicht werden, so dass z. B. ein sicheres Trennen einer elektrischen Leitung eines Netzabschnitts durch die Mittelspannungs-Schalteinrichtung trotz der Fehlfunktion der motorischen Antriebsvorrichtung ermöglicht wird. Eine derartige Mittelspannungs-Schalteinrichtung ist besonders flexibel in der Art der Betätigung, sowie wartungsarm und ausfallsicher. Zudem ist ein solcher Aufbau auch einfach und kostengünstig herzustellen
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In einer besonders günstigen Ausführungsform kann die motorische Antriebsvorrichtung über eine Linearführung verschiebbar an einem Träger angeordnet sein. Dies ermöglicht eine präzise und stabile Führung der motorischen Antriebsvorrichtung. Je nach Anwendungsfall kann aber auch auf eine Lagerung der motorischen Antriebsvorrichtung verzichtet werden. Die motorische Antriebsvorrichtung könnte auch ohne spezielle Führung frei zwischen der manuell bedienbaren Betätigungseinrichtung und dem Schaltelement angeordnet sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die motorische Antriebsvorrichtung ein Gehäuse und ein demgegenüber bewegbares Betätigungselement enthalten. Durch die relative Bewegung des Betätigungselements gegenüber dem Gehäuse wird der Antrieb der motorischen Antriebsvorrichtung gebildet.
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An der motorischen Antriebsvorrichtung kann zudem ein Schalter vorgesehen sein, mit dem die motorische Antriebsvorrichtung zwischen einem Freilauf und einem Antriebsmodus umgeschaltet werden kann. In dem Freilaufmodus kann in vorteilhafter Weise ein unbeabsichtigter Antrieb durch die motorische Antriebsvorrichtung unterbunden werden. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Mittelspannungs-Schalteinrichtung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann an dem Schalter eine Sperrvorrichtung angebracht sein, die den Schalter arretiert. Diese Sperrvorrichtung kann als ein einfaches Schloss ausgebildet sein und ein unbeabsichtigtes Umschalten des Schalters verhindern.
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Zweckmäßigerweise kann die manuell bedienbare Betätigungseinrichtung einen Kipphebel und ein mit dem Kipphebel und dem Gehäuse gelenkig verbundenes Zwischenstück enthalten. Durch den Kipphebel kann die manuelle Bedienung besonders einfach und schnell erfolgen, da durch eine günstige Auslegung der Hebelverhältnisse die Hebelkraft gering gehalten werden kann. Über einen Hebel kann ein Bauteil im Vergleich zu einer Drehspindel schnell über eine größere Strecke und mit verhältnismäßig großen Kräften bewegt werden. Dies kann beim Trennen von unter Spannung und/oder Stromfluss stehenden Teilen vorteilhaft sein. Zudem kann bei einem Kipphebel unter Ausnützung der Gewichtskräfte der verschiedenen Bauteile eine selbsthemmende Wirkung erreicht werden, welche den Hebel arretiert und ein unbeabsichtigtes Lösen verhindert. Zusätzlich kann auch ein Sicherungselement vorgesehen sind, welches den Kipphebel in einer Position gegen ein unbeabsichtigtes Verstellen sichert.
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Das Zwischenstück kann in einer vorteilhaften Weise in Art einer Übertotpunkt-Anlenkung derart an dem Kipphebel angeordnet sein, dass die Kraft, welche durch das Zwischenstück auf den Kipphebel übertragen wird, nicht zu einer Bewegung des Kipphebels in eine Öffnungsstellung führt. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass der Anlenkpunkt des Zwischenstücks gegenüber der Drehachse des Kipphebels versetzt ist.
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Der Kipphebel kann drehbar an einer Stütze gelagert sein, die wiederum fest mit dem Träger verbunden ist. Hierdurch werden eine sichere und stabile Abstützung des Hebels und damit auch eine gute Krafteinleitung zur Bewegung des Schaltelements erreicht.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Mittelspannungs-Schalteinheit mit einem Schaltelement und einer Mittelspannungs-Schalteinrichtung der beschriebenen Art. Diese kann z. B. als Lasttrennschalter zur Abschaltung eines bestimmten Netzabschnittes in Mittelspannungsnetzen mit einer Spannung im Bereich von 3–30 kV eingesetzt werden.
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Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Mittelspannungs-Schalteinrichtung mit einem motorischen Antriebsvorrichtung in einer Betriebsstellung und einem Betätigungselement in einer ausgefahrenen Stellung;
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2 die Mittelspannungs-Schalteinrichtung von 1 mit der motorischen Antriebsvorrichtung in einer Sicherungsstellung;
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3 eine schematische Darstellung der Mittelspannungs-Schalteinrichtung von 1 mit der motorischen Antriebsvorrichtung in der Betriebsstellung und dem Betätigungselement in der ausgefahrenen Stellung;
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4 die Mittelspannungs-Schalteinrichtung von 3 mit der motorischen Antriebsvorrichtung in der Betriebsstellung und dem Betätigungselement in einer eingefahrenen Stellung und
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5 die Mittelspannungs-Schalteinrichtung von 3 mit der motorischen Antriebsvorrichtung in der Sicherungsstellung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Mittelspannungs-Schalteinrichtung mit einer manuell bedienbaren Betätigungseinrichtung 1 und einer motorischen Antriebsvorrichtung 2 zur Bewegung eines in den 3 bis 5 schematisch dargestellten Schaltelements 3 gezeigt. Eine derartige Mittelspannungs-Schalteinrichtung kann z. B. dafür eingesetzt werden, um bei Wartungs- oder Überprüfungsarbeiten in einem Hoch- oder Mittelspannungsnetz mit Spannungsbereichen zwischen 3 und 30 kV einen entsprechenden Netzabschnitt entweder mit Hilfe eines Motors ferngesteuert oder bei Bedarf manuell spannungslos zu schalten.
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Die motorische Antriebsvorrichtung 2 enthält ein Gehäuse 4 und ein demgegenüber bewegbares Betätigungselement 5. Durch einen nicht dargestellten Linearantrieb kann das Betätigungselement 5 relativ zu dem Gehäuse 4 zwischen einer ausgefahrenen Stellung und einer eingefahrenen Stellung bewegt werden. Das Gehäuse 4 ist über eine Linearführung auf einem Träger 8 verschiebbar geführt. Die Linearführung wird hier durch Führungsschuhe 6 und eine Führungsschiene 7 gebildet, wobei die Führungsschuhe 6 an dem Gehäuse 4 und die Führungsschiene 7 an dem Träger 8 befestigt sind. Es ist jedoch auch denkbar, die Führungsschiene 7 an dem Gehäuse 4 und die Führungsschuhe 6 an dem Träger 8 zu befestigen.
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Der Linearantrieb der motorischen Antriebsvorrichtung 2 kann z. B. durch einen elektrischen Linearmotor, durch einen elektrischen Drehantrieb mit einem entsprechenden Getriebe zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Linearbewegung oder als hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Stellantrieb ausgebildet sein.
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Die manuell bedienbare Betätigungseinrichtung 1 enthält einen Kipphebel 9 und ein mit dem Kipphebel 9 und dem Gehäuse 4 gelenkig verbundenes Zwischenstück 10. Der Kipphebel 9 ist drehbar an einer Stütze 11 gelagert, welche wiederum an dem Träger 8 befestigt ist. Über den Kipphebel 9 kann die motorische Antriebsvorrichtung 2 entlang der Linearführung zwischen einer in den 1 bzw. den 3 und 4 gezeigten Betriebsstellung und einer in 2 bzw. 5 gezeigten Sicherungsstellung verschoben werden. In der Betriebsstellung der motorischen Antriebsvorrichtung 2 kann eine elektrische Leitung 12 getrennt werden, indem das Betätigungselement 5 aus der in 3 dargestellten ausgefahrenen Stellung in die in 4 gezeigte eingefahrene Stellung bewegt wird. In der in 5 dargestellten Sicherungsstellung der motorischen Antriebsvorrichtung 2 kann die elektrische Leitung 12 selbst dann nicht verbunden werden, wenn sich das Betätigungselement 5 in der ausgefahrenen Stellung befindet.
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An der motorischen Antriebsvorrichtung 2 ist ein als Drehschalter ausgebildeter Schalter 13 angeordnet, mit welchem die motorische Antriebsvorrichtung 2 zwischen einem Freilauf- und einer Antriebsmodus umgeschaltet werden kann. In dem Freilaufmodus wird der Linearantrieb ausgekuppelt, so dass der Linearantrieb das Betätigungselement 5 und damit das Schaltelement 3 nicht antreiben kann. In dem Antriebsmodus ist der Linearantrieb eingekuppelt und kann das Schaltelement 3 antreiben.
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Die Mittelspannungs-Schalteinrichtung kann z. B. vertikal an einer Wand einer Turmstation oder an dem Mast einer Maststation angebracht sein. Die manuell bedienbare Betätigungseinrichtung 1 ist dabei unterhalb der motorischen Antriebsvorrichtung 2 angeordnet. Bei der in 1 gezeigten Stellung des Kipphebels 9 wird somit die an der Führungsschiene 7 befestigte motorische Antriebsvorrichtung 2 angehoben. Um ein eigenständiges Zurückgleiten der motorischen Antriebsvorrichtung 2 aus dieser Betriebsstellung zu unterbinden und den Kipphebel 9 zu arretieren, ist das Zwischenstück 10 in Form einer Übertotpunkt-Anlenkung an dem Kipphebel 9 angeordnet. Die Übertotpunkt-Anlenkung wird dadurch gebildet, dass der Anlenkpunkt des Zwischenstücks 10 am Kipphebel 9 gegenüber der Drehachse des Kipphebels 9 versetzt ist. Durch die Gewichtskraft der motorischen Antriebsvorrichtung 2 wirkt somit auf den Kipphebel 9 ein Drehmoment, welches den Kipphebel in eine Schließrichtung beaufschlagt und ein unbeabsichtigtes Verschieben des Antriebsmechanismus 2 und damit des Schaltelements 3 verhindert.
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An dem Träger 8 sind mehrere Durchgangslöcher 14 angeordnet, durch welche Befestigungsmittel zur Befestigung der Mittelspannungs-Schalteinrichtung an einer Wand, einem Boden oder einer Decke schnell und einfach ermöglicht ist.
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In 2 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Mittelspannungs-Schalteinrichtung mit dem Kipphebel 9 und der motorischen Antriebsvorrichtung 2 in der Sicherungsstellung gezeigt. Durch den Kipphebel 9 wird die motorische Antriebsvorrichtung 2 über das Zwischenstück 10 in Richtung des Kipphebels 9 gezogen. Unabhängig von der Stellung des Betätigungselements 5 besteht damit kein Kontakt zwischen dem Schaltelement 3 und der elektrischen Leitung 12, so dass der mit der elektrischen Leitung 12 verbundene Netzabschnitt zuverlässig spannungslos geschalten ist.
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Auch in dieser Sicherungsstellung der motorischen Antriebsvorrichtung 2 wird bei der zuvor beschriebenen vertikalen Aufhängung der Mittelspannungs-Schalteinrichtung der Kipphebel 9 arretiert und ein unbeabsichtigtes Lösen dieser Sicherungsstellung verhindert. Durch die exzentrische Lagerung des Zwischenstücks 10 an dem Kipphebel 9 in Bezug auf die Lagerung des Kipphebels 9 an der Stütze 11 wirkt durch das Eigengewicht der motorischen Antriebsvorrichtung 2 ein Drehmoment in Einklapprichtung des Kipphebels 9, wodurch dieser selbsttätig arretiert wird.
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Das Schaltelement 3 ist in den 3 bis 5 schematisch als Trenner einer elektrischen Leitung 12 dargestellt. Durch dieses kann z. B. ein Netzabschnitt eines Mittelspannungsnetzes spannungslos geschaltet werden. Das Schaltelement 3 kann z. B. als Lasttrennschalter, Leistungstrennschalter, Lastschalter, (Mast-)Trenner, Trennschalter oder dergleichen ausgeführt sein.
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In den 3 und 4 befindet sich die motorische Antriebsvorrichtung 2 durch die Stellung des Kipphebels 9 in der Betriebsstellung. In dieser Betriebsstellung kann das Betätigungselements 5 zwischen einer in 3 gezeigten ausgefahrenen Stellung, in der das Schaltelement 3 die elektrische Leitung 12 überbrückt, und einer in 4 gezeigten eingefahrenen Stellung, in der die elektrische Leitung 12 getrennt ist, bewegt werden.
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In 5 ist die motorische Antriebsvorrichtung 2 mit Hilfe des Kipphebels 9 in die Sicherungsstellung verschoben. In dieser Sicherungsstellung ist die motorische Antriebsvorrichtung 2 mit dem Betätigungselement 5 so weit von der elektrischen Leitung 12 entfernt, dass unabhängig von der Stellung des Betätigungselements 5 das Schaltelement 3 und die elektrische Leitung 12 nicht in Kontakt kommen können. Damit wird zuverlässig ein mit der elektrischen Leitung 12 verbundener Netzabschnitt spannungslos geschalten und kann durch die motorische Antriebsvorrichtung 2 auch nicht unter Spannung gesetzt werden.
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Im Fall einer Störung in einem Stromnetz, welches mit den erfindungsgemäßen Mittelspannungs-Schalteinrichtungen ausgerüstet ist, können über eine Fernbedingung eine oder mehrere Mittelspannungs-Schalteinrichtungen angesteuert werden, so dass über die motorische Antriebsvorrichtung 2 und das Schaltelement 3 die elektrische Leitung 12 getrennt wird und die Störung lokalisiert werden kann. Durch eine entsprechende Steuerung und Verkabelung kann die Ansteuerung der motorischen Antriebsvorrichtung 2 über große Entfernungen erfolgen und ist somit äußert schnell durchzuführen.
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Ist die Störung behoben, so kann die motorische Antriebsvorrichtung 2 über die Fernbedienung angesteuert werden, so dass das Schaltelement 3 wieder in die in 3 dargestellte ausgefahrene Stellung bewegt und die elektrische Leitung 12 geschlossen wird.
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Für den Fall, dass die Fernbedienung der motorischen Antriebsvorrichtung 2 einen Fehler aufweist und eine Ansteuerung über die Fernbedienung nicht möglich ist, kann der Kipphebel 9 durch eine Fachkraft manuell betätigt und die motorische Antriebsvorrichtung 2 damit ausgehend von der in den 1 bzw. 3 und 4 gezeigten Betriebsstellung und in die in den 2 und 5 dargestellte Sicherungsstellung eingeklappt werden, wodurch der Kontakt zwischen dem Schaltelement 3 und der elektrischen Leitung 12 gelöst wird. Somit ist auch bei einem Ausfall der motorischen Antriebsvorrichtung 2 immer ein sicheres Trennen der elektrischen Leitung 12 durch das Schaltelement 3 möglich.
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Um ein unbeabsichtigtes Bewegen des Schaltelements 3 durch das Betätigungselement 5 zu verhindern, kann der in den 1 und 2 gezeigte Drehschalter 13 in eine Freilaufstellung gedreht werden, so dass der Linearantrieb innerhalb der motorischen Antriebsvorrichtung 2 ausgekuppelt wird. Damit wird sicher ein Verstellen des Schaltelements 3 und somit ein Schließen der elektrischen Leitung 12 verhindert. Zusätzlich kann auch ein nicht dargestelltes Sicherungselement, wie z. B. ein Schloss, verwendet werden, um den Drehschalter 13 in seiner Position zu sichern.
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Die beschriebene Mittelspannungs-Schalteinrichtung kann in einfacher Weise durch Nachrüsten eines handbetätigten Kipphebels einer Schalteinrichtung mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung erreicht werden. Dazu ist die Verbindung zwischen dem Kipphebel und dem Schaltelement aufzutrennen und die motorische Antriebsvorrichtung dazwischen anzuordnen. Die Antriebsvorrichtung ist dabei vorzugsweise entlang einer ersten Richtung beweglich geführt. Auf diese Weise können schnell und kostengünstig bestehende handbetätigbare Schalteinrichtungen mit einer motorischen Antriebsvorrichtung nachgerüstet werden.
