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Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, insbesondere einen Lasttrennschalter, für Mittelspannungs-Schaltanlagen mit einem Hauptkontaktsystem, gebildet aus einem ersten Festkontakt und einem zweiten Festkontakt, welche sich diametral gegenüberstehen, und einem mittels einem mittig zwischen dem ersten Festkontakt und dem zweiten Festkontakt angeordneten Drehstützer drehbaren Bewegkontakt unter Ausbildung eines Hauptstrompfades in einer ersten Position des Bewegkontaktes und Ausbildung einer Trennstrecke in einer zweiten Position des drehbaren Bewegkontaktes sowie einem Nebenstrompfad, gebildet aus dem ersten Festkontakt, dem zweiten Festkontakt, einem Löschkontaktsystem sowie einem ersten Schleifkontakt und einem zweiten Schleifkontakt zum Ausbilden einer leitenden Verbindung mit dem drehbaren Bewegkontakt in einem zwischen der ersten Position und der zweiten Position befindlichen Drehwinkelbereich des drehbaren Bewegkontaktes derart, dass beim Einleiten einer Drehbewegung in den drehbaren Bewegkontakt eine Kommutierung eines über das Schaltgerät fließenden Wechselstromes vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad ermöglicht ist, wobei der drehbare Bewegkontakt Mittel zum Unterbrechen des Löschkontaktsystems aufweist, und bei gelöschtem Lichtbogen und Einleiten weiterer Drehbewegung ein Ausbilden der Trennstrecke ermöglicht ist.
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Ein derartiger Lasttrennschalter für Mittelspannungs-Schaltanlagen ist beispielsweise aus der
DE 695 16 461 T2 bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgerät der eingangs genannten Art auszubilden, welches bei einem kompakten Aufbau kostengünstig herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß gelöst wird dies dadurch, dass der drehbare Bewegkontakt um 360° drehbar ausgebildet ist.
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Ein derartiges Schaltgerät weist einerseits einen kompakten Aufbau auf, weil durch die diametrale Anordnung von erstem Festkontakt und zweitem Festkontakt zueinander sowie dem dazwischen angeordneten drehbaren Bewegkontakt eine Anordnung von Hauptstrompfad und Nebenstrompfad auf kleinem Bauraum nebeneinander ermöglicht ist, indem bei der Drehbewegung eine Kommutierung des über das Schaltgerät geführten Wechselstromes vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad ermöglicht ist. Andererseits weist ein derartiges Schaltgerät einen kostengünstigen Aufbau auf, weil durch das im Nebenstrompfad angeordnete Löschkontaktsystem sowohl dieses als auch die ersten und zweiten Schleifkontakte sowie weitere Verbindungsmittel zu dem ersten bzw. dem zweiten Festkontakt aus kostengünstigem Material, wie beispielsweise Stahl oder Edelstahl oder Aluminium oder dergleichen, herstellbar sind, weil über den Nebenstrompfad lediglich kurzzeitig bei einem Schaltvorgang ein Strom geführt wird, bis nach Lichtbogenlöschung im Löschkontaktsystem ein Überführen in die Trennstellung des Lasttrennschalters geschieht, so dass die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Nebenstrompfades geringer sind als die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Hauptstrompfades. Durch einen um 360° drehbaren Bewegkontakt ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass bei einer Drehung lediglich in einer Richtung ein Einschaltvorgang des Schaltgerätes durch Einleiten der Drehbewegung in die gleiche Richtung und Überführung des drehbaren Bewegkontaktes aus der zweiten Position in die erste Position der Einschaltvorgang ohne Beteiligung des Nebenstrompfades und insbesondere ohne Beteiligung der Vakuumschaltröhre des Löschkontaktsystems ausgeführt wird, so dass an die Vakuumschaltröhre keine Anforderungen bezüglich Einschaltfestigkeit oder dergleichen gestellt werden, weil ein Einschaltlichtbogen beim Einschaltvorgang zwischen dem drehbaren Bewegkontakt und den ersten bzw. zweiten Festkontakten gezündet wird, was insbesondere bei Anordnung des Schaltgerätes in einem mit einem Isoliermedium, beispielsweise einem Isoliergas oder einer Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse eine einfache Möglichkeit zur Ausführung eines Einschaltvorganges darstellt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Löschkontaktsystem eine Vakuumschaltröhre mit einem mittels einer Kontaktdruckfeder schließbaren Kontaktsystem. Das Kontaktsystem der Vakuumschaltröhre ist durch die Kontaktdruckfeder in seinem geschlossenen Zustand gehalten, solange die Mittel des drehbaren Bewegkontaktes zum Unterbrechen des Löschkontaktsystems nicht an diesem angreifen, so dass durch die Anordnung des Löschkontaktsystems im Nebenstrompfad insbesondere für die Kontaktdruckfeder nur eine geringe Federkraft notwendig ist, da über den Nebenstrompfad kein Kurzschlussstrom geführt wird und damit beispielsweise auch kein Prellen auftritt, welches deutlich höhere Federkräfte benötigen würde, um das Kontaktsystem der Vakuumschaltröhre im geschlossenen Zustand zu halten.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel eine Wippe zur Betätigung einer mittels eines Führungselementes mit einem Bewegkontakt-Anschlussbolzen der Vakuumschaltröhre gekoppelten Kurvenscheibe. Ein derartiger Aufbau ist mechanisch einfach und damit kompakt und kostengünstig, da mit diesem Aufbau lediglich Arbeit gegen die geringe Federkraft der Kontaktdruckfeder des Löschkontaktsystems zu verrichten ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes in einer ersten Position;
- 2 bis 6: das Schaltgerät der 1 in verschiedenen Stellungen während des Ausführens eines Schaltvorganges und Ausbildens einer Trennstrecke;
- 7: eine dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines dreiphasigen Schaltgerätes gemäß dem Schaltgerät der 1;
- 8: das Schaltgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 in Verbindung mit einem Erdungsschalter in einer ersten Position; und
- 9: Das Schaltgerät der 8 mit dem Erdungsschalter in einer zweiten Position.
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1 zeigt ein Schaltgerät in Form eines Lasttrennschalters 1 zur Anwendung in Mittelspannungs-Schaltanlagen, welche figürlich nicht näher dargestellt sind, wobei der Lasttrennschalter 1 mit einem ersten Festkontakt 2 mit einem Sammelschienenanschluss der Schaltanlage verbindbar ist und mit einem zweiten Festkontakt 3 mit einem Kabelabgang der Mittelspannungs-Schaltanlage verbindbar ist. Der erste Festkontakt 2 und der zweite Festkontakt 3 bilden gemeinsam mit einem drehbaren Bewegkontakt 4 ein Hauptkontaktsystem und einen Hauptstrompfad des Lasttrennschalters 1 aus. Der Bewegkontakt 4 ist als Messerpaar ausgebildet und umfasst ein erstes Messerpaarende 5 sowie ein zweites Messerpaarende 6 und eine figürlich nicht dargestellte weitere leitende Verbindung zwischen erstem Messerpaarende 5 und zweitem Messerpaarende 6 und befindet sich in der 1 in einer ersten Position, in welcher das erste Messerpaarende 5 mit dem ersten Festkontakt 2 eine leitende Verbindung ausbildet und das zweite Messerpaarende 6 mit dem zweiten Festkontakt 3 eine leitende Verbindung ausbildet, so dass ein Stromfluss über den Lasttrennschalter 1 bzw. über den Hauptstrompfad ermöglicht ist. Der drehbare Bewegkontakt 4 ist dabei an einem Drehstützer 7 befestigt, in welchen Drehstützer 7 eine Antriebsbewegung eines figürlich ebenfalls nicht dargestellten Antriebes zur Drehung des Drehstützers 7, und damit Drehung des drehbaren Bewegkontaktes 4 ermöglicht ist. Am ersten Festkontakt 2 ist mittels einer leitenden Verbindung 8 ein Löschkontaktsystem 9 elektrisch leitend angeschlossen, welches Löschkontaktsystem 9 durch eine Vakuumschaltröhre 10 mit Bewegkontakt 11 und Festkontakt 12 gebildet ist, wobei das Löschkontaktsystem 9 in der 1 sich im geschlossenen Zustand befindet, indem eine Kontaktdruckfeder 13 auf einen Bewegkontakt-Anschlussbolzen 14 eine Druckkraft ausübt zum Halten in der geschlossenen Stellung des Löschkontaktsystems 9. Der Bewegkontakt 11 des Löschkontaktsystems 9 ist wiederum leitend verbunden mit einem ersten Schleifkontakt 15. Ein zweiter Schleifkontakt 16 ist mittels eines weiteren leitenden Verbindungselementes 17 mit dem zweiten Festkontakt 3 elektrisch leitend verbunden, so dass nach Einleiten einer Drehbewegung in den Drehstützer 7 und Drehung des drehbaren Bewegkontaktes 4 in eine Kontaktstellung, in welcher sich das erste Messerpaarende 5 bzw. das zweite Messerpaarende 6 des drehbaren Bewegkontaktes 4 mit dem ersten Schleifkontakt 15 bzw. dem zweiten Schleifkontakt 16 in leitender Verbindung befindet, ein Nebenstrompfad über den ersten Festkontakt 2, die leitende Verbindung 8, das geschlossene Löschkontaktsystem 9, den ersten Schleifkontakt 15, den drehbaren Bewegkontakt 4, den zweiten Schleifkontakt 16, das leitende Verbindungselement 17 und den zweiten Festkontakt 3 gebildet ist, wie mit Bezug auf die 2 bis 6 weiter unten näher erläutert. Am drehbaren Bewegkontakt 4 weiterhin vorgesehen ist eine Wippe 18, welche eine Kurvenbahn 19 aufweist, durch die bei einer Drehbewegung des drehbaren Bewegkontaktes 4 eine Kurvenscheibe 20 betätigbar ist, welche Kurvenscheibe 20 an einem Drehpunkt 21 drehbar gelagert und mittels eines Führungsbolzens 22 in ihrer Bewegung geführt ist, wobei ein Führungselement 23 vorgesehen ist, durch welches die Kurvenscheibe 20 den Bewegkontakt-Anschlussbolzen 14 des Löschkontaktsystems 9 bewegt und das Löschkontaktsystem 9 öffnet. Der Lasttrennschalter 1 ist dabei in einem Gehäuse 24 angeordnet, welches mit einem Isoliergas oder einer Isolierflüssigkeit befüllbar ist und mittels Befestigungselementen, von denen lediglich eines beispielhaft mit 25 bezeichnet ist, an der Mittelspannungs-Schaltanlage befestigbar und montierbar ist. Die Funktion des Lasttrennschalters 1 der 1 wird im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert. Wie bereits oben ausgeführt, befindet sich der Lasttrennschalter 1 in der 1 in seiner ersten Position mit ausgebildetem Hauptstrompfad über den ersten Festkontakt 2, den drehbaren Bewegkontakt 4 und dem zweiten Festkontakt 3. Beim Einleiten einer Antriebsbewegung in den Drehstützer 7 zum Ausführen eines Schaltvorganges und schlussendlich zum Ausbilden einer Trennstrecke zur dielektrischen Trennung wird zunächst die Stellung der 2 erreicht, in welcher sich das erste Messerpaarende 5 sowohl mit dem ersten Festkontakt 2 als auch mit dem ersten Schleifkontakt 15 in leitender Verbindung befindet und das zweite Messerpaarende 6 sich mit dem zweiten Festkontakt 3 und dem zweiten Schleifkontakt 16 in elektrisch leitender Verbindung befindet, so dass zu diesem Zeitpunkt der Stellung der 2 eine Kommutierung vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad bei geschlossenem Löschkontaktsystem 9 stattfindet. Bei weiterer Drehbewegung wird die Stellung der 3 erreicht, in welcher sich das erste Messerpaarende 5 bzw. das zweite Messerpaarende 6 sich lediglich in leitender Verbindung mit dem ersten Schleifkontakt 15 bzw. dem zweiten Schleifkontakt 16 befinden, so dass der Hauptstrompfad unterbrochen ist. In der Stellung der 3 greift die Wippe 18 mit ihrer Kurvenbahn 19 an der Kurvenscheibe 20 an, so dass durch Drehung der Kurvenscheibe 20 um den Drehpunkt 21 über das Führungselement 23 der Bewegkontakt-Anschlussbolzen 14 des Löschkontaktsystems 9 zu einer Bewegung veranlasst wird, welche gegen die Federkraft der Kontaktdruckfeder 13 einleitbar ist und zum Öffnen des Löschkontaktsystems 9 führt, so dass ein Lichtbogen im Löschkontaktsystem 9 der Vakuumschaltröhre 10 im Nebenstrompfad gezündet wird, welcher bei einem Stromnulldurchgang des über das Schaltgerät geführten Wechselstromes gelöscht wird. In der Stellung der 4 ist dabei das Löschkontaktsystem 9 vollständig geöffnet und der im geöffneten Löschkontaktsystem 9 der Vakuumschaltröhre 10 brennende Lichtbogen wird beim Stromnulldurchgang gelöscht, während sich erstes Messerpaarende 5 bzw. zweites Messerpaarende 6 mit dem ersten Schleifkontakt 15 bzw. dem zweiten Schleifkontakt 16 immer noch in elektrisch leitender Verbindung befinden, bis nach Beendigung des Löschvorganges und Erreichen der Stellung der 5 schließlich bei weiterer Drehbewegung die Stellung der 6 erreicht wird, in welcher sich der drehbare Bewegkontakt 4 in einer zweiten Position mit ausgebildeter Trennstellung und vollständig unterbrochenem Stromfluss befindet, wobei weiterhin die Wippe 18 mit ihrer Kurvenbahn 19 nicht mehr an der Kurvenscheibe 20 angreift, so dass durch Einwirken der Federkraft der Kontaktdruckfeder 13 das Löschkontaktsystem 9 des Nebenstrompfades wieder geschlossen ist und zwischen den Messerpaarenden 5 bzw. 6 und den Festkontakten 2 bzw. 3 bzw. Schleifkontakten 15 bzw. 16 ein ausreichender Abstand besteht, um eine dielektrische Trennungsbedingung des Schaltgerätes bzw. der Mittelspannungs-Schaltanlage zu erfüllen.
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Mit anderen Worten wird also zwischen der ersten Position des eingeschalteten Zustandes des Lasttrennschalters 1 der 1 und der zweiten Position mit ausgebildeter Trennstrecke des Lasttrennschalters 1 der 6 durch Einleiten einer Drehbewegung in den Drehstützer 7 und damit den drehbaren Bewegkontakt 4 ein Drehwinkelbereich des drehbaren Bewegkontaktes 4 derart durchschritten, dass zunächst eine Kommutierung des über das Schaltgerät fließenden Wechselstromes vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad ermöglicht ist und bei gelöschtem Lichtbogen und weiterer Drehbewegung eine Ausbildung der Trennstrecke unter Erreichen der zweiten Position der 6 ermöglicht ist.
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Ein Einschaltvorgang des Lasttrennschalters 1 geschieht durch weiteres Einleiten einer Drehbewegung des in der Trennstellung befindlichen Lasttrennschalters 1, wie in 6 dargestellt, und weiterer Drehung des drehbaren Bewegkontaktes 4 in der gleichen Drehrichtung bis schließlich das zweite Messerpaarende 6 mit dem ersten Festkontakt 2 bzw. das erste Messerpaarende 5 mit dem zweiten Festkontakt 3 in leitende Verbindung gelangt, wobei ein Einschaltlichtbogen bereits vorher gezündet werden kann, was bei einer Anordnung des Lasttrennschalters 1 in einem mit einem Isoliermedium gefüllten Behälter unproblematisch ist und insbesondere ermöglicht, die Vakuumschaltröhre 10 des Löschkontaktsystems 9 kostengünstig auszuführen, da diese beim Einschaltvorgang nicht beteiligt ist und somit keine besonderen Anforderungen an die Einschaltfestigkeit der Vakuumschaltröhre 10 gestellt werden müssen. Weiterhin ist bei der Anordnung des um 360° drehbaren Bewegkontaktes 4 der Nebenstrompfad durch kostengünstige Materialien, wie beispielsweise Stahl, Edelstahl oder Aluminium ausbildbar, weil über den Nebenstrompfad lediglich kurzfristig kurzzeitig ein Strom geführt wird und insbesondere kein Kurzschlussstrom im Nebenstrompfad auftritt.
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7 zeigt ein dreiphasiges Schaltgerät 1, wobei jede Phase 26, 27 oder 28 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 6 ausgebildet ist, von denen die Gehäuse 24 ersichtlich sind und wobei die einzelnen Phasen 26, 27 und 28 über Verbindungselemente 29 miteinander verbunden sind, so dass eine gleichzeitige Betätigung aller Phasen durch Einleitung einer Drehbewegung eines figürlich nicht dargestellten Antriebes in den Drehstützer 7 ermöglicht ist.
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8 zeigt den Lasttrennschalter 1 in seiner zweiten Stellung mit ausgebildeter Trennstrecke wie mit Bezug auf die 6 bereits näher erläutert, wobei in der 8 am zweiten Festkontakt 3 ein Erdungsanschluss 30 vorgesehen ist, welcher in der 8 mit einem Erdungsbewegkontakt 31 leitend verbunden ist, welcher an einem Drehpunkt 32 drehbar gelagert ist und mit Erdpotential verbunden ist.
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In 9 ist der Erdungsbewegkontakt 31 vom Erdungsanschluss 30 getrennt dargestellt, so dass bei der in der 8 dargestellten Position des Erdungsbewegkontaktes 31 eine Erdung des Kabelabgangsbereiches des Schaltgerätes ausgebildet ist und in der in der 9 dargestellten Position sich das Schaltgerät im normalen Betriebsmodus befindet.
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Durch den separat ausgeführten Erdungsschalter mit Erdungsbewegkontakt 31, welcher über einen separaten Antrieb (figürlich nicht dargestellt) angetrieben wird, sind die Schaltstellungen von Lasttrennschalter 1 und Erdungsschalter variabel miteinander kombinierbar, so kann beispielsweise auch in einem Fehlerfall innerhalb des Behälters auch bei geschlossenem Hauptstrompfad und somit zugeschalteter Sammelschiene der gesamte Strompfad geerdet werden und dadurch wirksam ein Druckaufbau bei einem Störlichtbogen im Behälter verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lasttrennschalter
- 2
- erster Festkontakt
- 3
- zweiter Festkontakt
- 4
- Bewegkontakt
- 5
- erstes Messerpaarende
- 6
- zweites Messerpaarende
- 7
- Drehstützer
- 8
- leitende Verbindung
- 9
- Löschkontaktsystem
- 10
- Vakuumschaltröhre
- 11
- Bewegkontakt
- 12
- Festkontakt
- 13
- Kontaktdruckfeder
- 14
- Bewegkontakt-Anschlussbolzen
- 15
- erster Schleifkontakt
- 16
- zweiter Schleifkontakt
- 17
- Verbindungselement
- 18
- Wippe
- 19
- Kurvenbahn
- 20
- Kurvenscheibe
- 21
- Drehpunkt
- 22
- Führungsbolzen
- 23
- Führungselement
- 24
- Gehäuse
- 25
- Befestigungselement
- 26, 27, 28
- Phasen
- 29
- Verbindungselemente
- 30
- Erdungsanschluss
- 31
- Erdungsbewegkontakt
- 32
- Drehpunkt
