DE102016202853A1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Anordnung sowie Verfahren zur Energieversorgung des Leistungsschalters - Google Patents

Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Anordnung sowie Verfahren zur Energieversorgung des Leistungsschalters Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Leistungsschalter (1) mit einer Anordnung zur Energieversorgung des Hochspannungs-Leistungsschalters (1) und ein Verfahren, wobei elektrische Leitungen (6) wenigstens einen Leistungsschalterpol (2) des Hochspannungs-Leistungsschalters (1) mit wenigstens einem Energiespeicher (5), insbesondere einer elektrischen Batterie, verbinden, welche von dem Leistungsschalter (1) umfasst werden. Eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie (7, 8) ist direkt am Leistungsschalter (1) angeordnet. Der Hochspannungs-Leistungsschalter (1) wird autark betrieben, insbesondere ohne externe Spannungsversorgung für ein Schalten und/oder Auslösen und/oder Datenerfassen und/oder Datenverarbeiten und/oder Datenübermitteln (12, 14) vom und/oder zum Leistungsschalter (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Anordnung zur Energieversorgung des Hochspannungs-Leistungsschalters und ein Verfahren zur Energieversorgung eines Hochspannungs-Leistungsschalters, wobei elektrische Leitungen wenigstens einen Leistungsschalterpol des Hochspannungs-Leistungsschalters mit wenigstens einem Energiespeicher, insbesondere einer elektrischen Batterie, verbinden, welche von dem Leistungsschalter umfasst werden.
  • Hochspannungs-Leistungsschalter sind zum Schalten hoher Spannungen und Ströme ausgelegt, insbesondere im Bereich von bis zu einigen 10·000 V und von bis zu einigen 1·000 A. Für die Funktion des Hochspannungs-Leistungsschalters, d.h. zum Schalten von Leistungsschalterpolen des Leistungsschalters, wird eine Energieversorgung benötigt. Die externe Energieversorgung liefert elektrische Energie z.B. für eine Datenübertragung, insbesondere der Schaltbefehle, für eine Datenverarbeitung, für Sensoren des Leistungsschalters, insbesondere Zustandssensoren, für Auslöser und/oder für mechanische Antriebe, z.B. einen Spannmotor für einen Federkraftspeicher zum Antreiben des Leistungsschalters beim Schalten.
  • Um eine zuverlässige Funktion auch bei Strom-/Spannungs-Ausfällen zu gewährleisten, können im Leistungsschalter elektrische und mechanische Energiespeicher vorgesehen sein. Als elektrische Energiespeicher z.B. zur Versorgung der Elektronik sind elektrische Batterien bekannt. Federspeicherantriebe speichern mechanische Energie in wenigstens einer Feder, welche beim Schalten durch Expansion oder Kompression der Feder freigegeben wird. Über eine kinematische Kette wird die mechanische Energie an bewegliche Kontaktstücke der elektrischen Kontakte der Leistungsschalterpole beim Schalten übertragen. Nach dem Schalten können die Federspeicher z.B. durch einen Elektromotor wieder vorgespannt werden, wobei die mechanische Energie einer vorgespannten Feder aus der vom Motor verbrauchten elektrischen Energie erzeugt wird.
  • Somit kann die gesamte Energie zum Steuern und Schalten eines Leistungsschalters aus elektrischer Energie erzeugt werden. Diese wird über elektrische Leitungen zum Leistungsschalter übertragen und z.B. aus dem Stromnetz bereitgestellt. Bei Stromausfällen können Batterien verwendet werden, um die Energie zwischen zu speichern. Alternativ können z.B. auch Druckgasspeicher, insbesondere mit einer Wandlungseinrichtung von druck- zu elektrische Energie und umgekehrt, oder Brennstoffzellen als Zwischenspeicher verwendet werden.
  • Der elektrische Anschluss eines Leistungsschalters an das Strom- und Datennetz für dessen Energieversorgung und Steuerung benötig elektrische Kabel bzw. Leitungen, welche in der Regel in Kabelkanälen verlegt werden. Das Verlegen und der Anschluss sind aufwendig und teuer. In den elektrischen Leitungen treten elektrische Verluste auf, und die Daten- sowie Energie-Übertragung insbesondere in langen Leitungen ist störanfällig. Die Zwischenspeicherung der Energie zum Betreiben des Leistungsschalters in Energiespeichern wie z.B. Batterien, zur Überbrückung von Stromausfällen, stellt einen zusätzlichen Aufwand mit zusätzlichen Kosten dar.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe, eine zuverlässige, störungsunanfällige, kostengünstige Energie- und Datenversorgung zum Betreiben von Hochspannungs-Leistungsschaltern bereit zu stellen.
  • Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Anordnung zur Energieversorgung des Leistungsschalters mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zur Energieversorgung eines Hochspannungs-Leistungsschalters, insbesondere unter Verwendung des zuvor beschriebenen Leistungsschalters, gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungsschalters mit einer Anordnung zur Energieversorgung des Leistungsschalters und/oder des Verfahrens zur Energieversorgung eines Hochspannungs-Leistungsschalters sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
  • Ein erfindungsgemäßer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Anordnung zur Energieversorgung des Leistungsschalters umfasst wenigstens einen Leistungsschalterpol und wenigstens einen Energiespeicher sowie elektrische Leitungen. Eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie ist direkt am Leistungsschalter angeordnet.
  • Durch die Anordnung der Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie am Leistungsschalter sind keine elektrischen Leitungen nach außen zur Stromversorgung des Leistungsschalters für seine Funktion notwendig. Der Leistungsschalter kann autark funktionieren, elektrisch nur mit Hochspannungsleitungen verbunden, welche durch den Leistungsschalter geschaltet werden. Die Hochspannungsleitungen dienen nicht der Stromversorgung des Leistungsschalters, d.h. Energieversorgung zur Gewährleistung seiner Funktionen. Die Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie erzeugt elektrische Energie und stellt diese dem Leistungsschalter zur Verfügung. In dem Energiespeicher des Leistungsschalters wird die von der Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie erzeugte Energie zwischengespeichert, und z.B. beim Schalten an den Auslöser und/oder Antrieb abgegeben.
  • Eine Verkabelung des Leistungsschalters mit elektrischen Leitungen zu dessen Energieversorgung, um dessen Funktion zu gewährleisten, ist nicht notwendig. Nur die Leitungen, welche vom Leistungsschalter geschaltet werden, sind mit diesem elektrisch verbunden. Dadurch werden elektrische Leitungen eingespart und Kabelkanäle, in welchen die Leitungen von z.B. einer Warte zum Leistungsschalter verlegt sind. Da zentrale Warten sehr weit von den zu betreibenden Leistungsschaltern entfernt sein können, werden hohe Kosten und Aufwand eingespart. Lange elektrische Leitungen sind häufig auch sehr Störungsanfällig. Durch das Einsparen der Steuer- und Energieversorgungsleitungen wird die Zuverlässigkeit des Leistungsschalters erhöht.
  • Der wenigstens eine Energiespeicher kann eine elektrische Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder einen Druckgasspeicher mit Wandlereinheit für die Umwandlung von Gasdruck in elektrische Energie umfassen. Die elektrische Energie, welche von der Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie bereitgestellt wird, wird teilweise zu Zeiten erzeugt, zu denen sie nicht benötigt wird. Eine zuverlässige Funktion und ausreichend Energie z.B. zum Auslösen, Antreiben und zum Datenaustausch sowie zur Datenverarbeitung wird durch den Energiespeicher zur richtigen Zeit, zu der sie benötigt wird, bereitgestellt. Entsprechend der notwendigen Funktionen und dem jeweiligen Energieverbrauch ist der Energiespeicher, z.B. die Batterie ausgelegt. Für schnelle Energieentnahme sind elektrische Batterien und Brennstoffzellen geeignet, Druckgasspeicher mit Wandlereinheit zum Umwandeln von Druck in elektrische Energie und umgekehrt sind bei hohem Energieverbrauch geeignet. Antriebe mit Elektromotoren können einen hohen Energieverbrauch aufweisen. Bei der Auswahl des Energiespeichers spielen ebenfalls Kostenaspekte eine Rolle.
  • Die Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie kann eine Photovoltaik-Einrichtung, insbesondere wenigstens ein Solarmodul umfassen, und/oder einen Windenergiegenerator umfassen. Windkraftanlagen mit Windenergiegeneratoren und Photovoltaik-Anlagen mit Solarmodulen sind gut geeignet in freier Umgebung Wind- und Wetterabhängig Energie zu erzeugen. Sie sind in der Regel störungsunanfällig und können über längere Zeit autark arbeiten.
  • Wenigstens drei Leistungsschalterpole können umfasst sein, mit jeweils einer Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie oder mit einer gemeinsamen Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie. Leistungsschalter in Dreiphasen-Systemen weisen in der Regel drei Leistungsschalterpole, jeweils einen für eine Phase zum unabhängigen Schalten auf. Eine gemeinsame Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie ist kostengünstiger als jeweils eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie für jeden Leistungsschalterpol. Auf der anderen Seite kann jeweils eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie für einen Leistungsschalterpol zu einer erhöhten Zuverlässigkeit führen, da bei einem Ausfall einer Einrichtung nicht alle drei Leistungsschalterpole funktionsunfähig werden. Bei Verwendung von mehreren Einrichtungen zum Erzeugen von elektrischer Energie können diese auch untereinander verschaltet sein bzw. miteinander elektrisch verbunden sein.
  • Die Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie kann an einem Gehäuse eines Leistungsschalterpols, insbesondere einem Isolator, und/oder an einem Tragelement, insbesondere dem Traggestell des wenigstens einen Leistungsschalterpols, und/oder an einem Steuerschrank-Gehäuse angeordnet sein. Außen angebracht ist die Einrichtung der Umwelt zugänglich und kann z.B. aus Sonne und/oder Wind Energie gewinnen. Am Gehäuse, Traggestell und/oder Einrichtungen wie Gehäuseschränken ist ausreichend Platz und eine mechanisch stabile Befestigung möglich.
  • Der wenigstens eine Leistungsschalterpol, insbesondere der Hochspannungs-Leistungsschalter kann für Spannungen im Bereich von bis zu einigen 10·000 V und/oder für Ströme im Bereich von bis zu einigen 1·000 A ausgelegt sein. Hochspannung liegt im Bereich von über 1000 V vor. Große Leistungsschalterpole bzw. aus diesen aufgebaute Hochspannungs-Leistungsschalter weisen ausreichend Raum auf, um die Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie anzubringen. Die Hochspannung selbst, welche geschaltet wird, kann nicht zur Versorgung des Hochspannungs-Leistungsschalters verwendet werden oder nur mit hohem Aufwand. Normale elektrische Komponenten funktionieren im Bereich von Niederspannung, z.B. 220 V Wechselspannung oder 12 bis 24 V Gleichspannung. Hochspannung auf Niederspannung zu transformieren ist aufwendig und kann bei relativ geringem Verbrauch der Leistungsschalter im Betrieb uneffektiv sein. Deshalb ist bei konventionellen Hochspannungs-Leistungsschaltern über zusätzliche Kabel eine Niederspannungsversorgung vorgesehen, welche aufwendig und kostenintensiv sowie anfällig gegenüber Störungen ist. Ein Energiespeicher im Falle von konventionellen Hochspannungs-Leistungsschaltern dient nur zur Erhöhung der Zuverlässigkeit, um Niederspannungs-Netzausfälle zu überbrücken.
  • Ein kabelloses Datenübertragungssystem kann umfasst sein, insbesondere mit wenigstens einer Komponente eines Sender-Empfänger-Systems zur Datenübertragung, insbesondere nach Art eines WLAN-, Funk-, und/oder optischen Senders und/oder Empfängers. Durch die kabellose Datenübertragung wird das Verlegen von Datenkabeln überflüssig. Somit werden analog den Kabeln zur Energieversorgung Leitungen und Kabelkanäle eingespart, Kosten gespart und die Zuverlässigkeit kann erhöht werden. Die Hochspannungs-Leistungsschalter können vollständig autark, ohne externe Verkabelung mit Ausnahme der Zu- und Ableitung der zu schaltenden Hochspannung, betrieben werden.
  • Der wenigstens eine Energiespeicher kann über die elektrischen Leitungen mit wenigstens einer Auslöseeinheit des Leistungsschalters und/oder wenigstens eines Leistungsschalterpols elektrisch verbunden sein, und/oder mit einem Antrieb, insbesondere einem Spannmotor eines Federspeicherantriebs, und/oder einem linearen elektromagnetischen Antrieb, und/oder mit Sensoren zur Datenerfassung des Leistungsschalters und/oder wenigstens eines Leistungsschalterpols, und/oder mit einer Datenverarbeitungseinheit des Leistungsschalters und/oder wenigstens eines Leistungsschalterpols, insbesondere zur Verarbeitung von Steuerbefehlen. Der Energiespeicher wiederum ist mit der Einrichtung zum Erzeugen von Energie verbunden und wird von dieser geladen zu Zeiten von z.B. Wind oder Sonneneinstrahlung. Dadurch ist eine zuverlässige Energieversorgung der zum Betrieb des Leistungsschalters notwendigen Komponenten zu jeder Zeit gewährleistet.
  • Jedem Leistungsschalterpol kann wenigstens ein Energiespeicher, insbesondere eine elektrische Batterie, mit wenigstens einer Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie zugeordnet sein, insbesondere ohne elektrische Verbindung der Batterien verschiedener Leistungsschalterpole untereinander. Bei Ausfall einer Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie und/oder eines Energiespeichers ist nur der zugeordnete Leistungsschalterpol in seiner Funktion eingeschränkt bzw. schaltet nicht, die anderen Leistungsschalterpole sind weiterhin in der Lage fehlerfrei zu funktionieren bzw. zu schalten.
  • Zwischen Leistungsschalterpolen, insbesondere auf einem Traggestell, kann wenigstens ein Solarmodul angeordnet sein zur Energieversorgung des Leistungsschalters, insbesondere mit wenigstens einer elektrischen Batterie zur Zwischenspeicherung der Energie in wenigstens einem Schaltschrank des Leistungsschalters. Die Leistungsschalterpole auf einem Traggestell sind mit einem bestimmten, von elektrischen Größen abhängigen Abstand angeordnet, wobei im Zwischenraum auf dem Gestell freier Raum ist. Dieser Platz kann genutzt werden, um auf dem Traggestell Solarmodule zu installieren.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Energieversorgung eines Hochspannungs-Leistungsschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Hochspannungs-Leistungsschalters, umfasst das Verbinden elektrischer Leitungen wenigstens eines Leistungsschalterpols des Hochspannungs-Leistungsschalters mit wenigstens einem Energiespeicher, insbesondere einer elektrischen Batterie. Der Energiespeicher, die elektrischen Leitungen und der wenigstens eine Leistungsschalterpol werden von dem Leistungsschalter umfasst. Der Hochspannungs-Leistungsschalter wird autark betrieben, insbesondere ohne externe Spannungsversorgung für ein Schalten und/oder Auslösen und/oder Datenerfassen und/oder Datenverarbeiten und/oder Datenübermitteln vom und/oder zum Leistungsschalter.
  • Eine Datenübertragung, insbesondere zur Steuerung oder Regelung des Leistungsschalters und/oder eines Leistungsschalterpols, kann kabellos über ein Sender-Empfänger-System erfolgen, insbesondere per WLAN, Bluetooth, Mobilfunk, und/oder optisch, insbesondere zwischen dem Leistungsschalter und einer zentralen Warte.
  • Der wenigstens eine Energiespeicher des Leistungsschalters, insbesondere die elektrische Batterie, kann durch eine Photovoltaik-Einrichtung geladen werden, insbesondere durch wenigstens ein Solarmodul. Der wenigstens eine Energiespeicher, insbesondere die elektrische Batterie, kann zusätzlich oder alternativ auch durch wenigstens einen Windenergiegenerator geladen werden.
  • Der wenigstens eine Energiespeicher des Leistungsschalters, insbesondere die elektrische Batterie, kann Energie für ein Schalten und/oder Auslösen und/oder Datenerfassen und/oder Datenverarbeiten im Leistungsschalter und/oder Datenübermitteln vom und/oder zum Leistungsschalter bereit stellen, insbesondere alle elektrische Energie mit Ausnahme der vom Leistungsschalter geschalteten elektrischen Energie.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßes Verfahrens zur Energieversorgung eines Hochspannungs-Leistungsschalters nach Anspruch 11 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 und umgekehrt.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den 1 und 2 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Dabei zeigen die
  • 1 schematisch in Schrägansicht einen erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungsschalter 1 mit einer Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, insbesondere mit Solarmodulen 7 und mit Windenergiegeneratoren 8 direkt am Leistungsschalter 1, und
  • 2 schematisch die drahtlosen Kommunikationswege zwischen einer zentralen Warte und verschiedenen Hochspannungs-Leistungsschaltern 1.
  • In 1 ist schematisch in Schrägansicht ein erfindungsgemäßer Hochspannungs-Leistungsschalter 1 dargestellt. Eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie ist direkt am Leistungsschalter 1 angeordnet. Der Hochspannungs-Leistungsschalter 1 umfasst insbesondere drei Leistungsschalterpole 2, ein Traggestell 3 mit Tragelement 4, eine elektrische Batterie als Energiespeicher 5 in einem Steuerschrank-Gehäuse 9 angeordnet, und drei Solarmodule 7 sowie zwei Windenergiegeneratoren 8 als Einrichtungen zum Erzeugen von elektrischer Energie.
  • Die drei Leistungsschalterpole 2 umfassen jeweils einen Isolator 17, d.h. ein elektrisch isolierendes Gehäuse z.B. aus Keramik oder Silikon, in welchem der zu schaltende Kontakt mit wenigstens zwei Kontaktstücken angeordnet ist. Als Kontakte können ein Nennstrom- und ein Lichtbogenkontakt, mit jeweils einem festen und einem beweglichen oder mit jeweils zwei beweglichen Kontaktstücken, in dem Isolatorgehäuse 17 z.B. in Schaltgasatmosphäre angeordnet sein. Die Leistungsschalterpole 2 sind mit gleichem Abstand voneinander, senkrecht stehend auf einem balkenförmigen Tragelement 4 des Traggestells 3 angeordnet. Analog einem Schwebebalken weist das Traggestell 3 zwei Standbeine auf. In den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt, kann das Traggestell 3 nur einen Fuß aufweisen und/oder nur einen Leistungsschalterpol 2.
  • Es können auch andere Formen von Traggestellen 3 verwendet werden als dargestellt und/oder eine verschiedene Anzahl von Leistungsschalterpolen 2. Z.B. kann ein Traggestell wenigstens vier Beine umfassen und ein Array von insgesamt sechs Leistungsschalterpolen 2 und mit z.B. drei Trennern auf drei balkenförmigen parallelen Tragelementen 4 angeordnet sein.
  • Wie in 1 dargestellt können Solarmodule 7 z.B. waagerecht auf dem Tragelement 4 zwischen Leistungsschaltern 2 und/oder neben Leistungsschaltern 2 angeordnet sein, und/oder am Traggestell 3 z.B. senkrecht hängend angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Solarmodule 7 am Isolator 17 oder an Elementen des Leistungsschalters 1 wie z.B. Steuer- und/oder Schaltschrank-Gehäusen 9 angeordnet bzw. befestigt werden. Eine Ausrichtung der Solarmodule 7 entsprechend dem Sonnenverlauf bzw. der besten Sonneneinstrahlung über den Tag gemittelt, kann zu einer hohen Energieausbeute aus den Solarmodulen 7 führen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den Solarmodulen 7 können Windenergiegeneratoren 8 zur Energieerzeugung als Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie verwendet werden. Diese können direkt am Leistungsschalter 1 bzw. am Traggestell 3, und/oder den Solarmodulen 7, und/oder dem Steuer- und/oder Schaltschrank-Gehäusen 9 angeordnet bzw. befestigt werden.
  • Das Steuer- und/oder Schaltschrank-Gehäuse 9 ist z.B. am Traggestell 3, insbesondere unter dem Tragelement 4 zwischen den Beinen des Traggestells 3 angeordnet. Steuer- und/oder Schaltschränke können auf oder neben dem Traggestell 3 befestigt sein. Im Gehäuse 9 können wetterfest, d.h. wind- und wasserdicht, elektrische und mechanische Komponenten, insbesondere zum Steuern, Regeln, Auslösen und/oder Antreiben des Leistungsschalters 1, untergebracht sein. So kann ein Antrieb mit Federspeicher, Getriebe und/oder Motor zum Spannen von Federn im Gehäuse untergebracht sein, und über Elemente einer kinematischen Kette, wie z.B. Hebeln, Balken, Wellen, kann beim Schalten kinetische Energie vom Antrieb auf die beweglichen Kontaktstücke in Leistungsschalterpolen 2 übertragen werden.
  • Im Gehäuse 9 kann der Energiespeicher 5, z.B. in Form einer elektrischen Batterie, wind- und wasserdicht untergebracht sein. Die Einrichtungen zum Erzeugen von elektrischer Energie, d.h. z.B. Solarmodule 7 und/oder Windenergiegeneratoren 8, sind elektrisch über Leitungen 6 an einen oder mehrere Energiespeicher 5 angeschlossen. Bei entsprechenden Wetterbedingungen, z.B. hoher Sonneneinstrahlung und/oder bei Wind, wird von den Einrichtungen 7, 8 zum Erzeugen von elektrischer Energie elektrische Leistung produziert, welche in dem oder in den Energiespeichern 5 zwischengespeichert wird.
  • Diese gespeicherte Energie kann in Form von elektrischer Leistung z.B. zur Steuerung, Datenkommunikation und Datenverarbeitung, zum Auslösen und/oder Antreiben des Leistungsschalters 1 bei Bedarf verwendet werden. Der Leistungsschalter 1 funktioniert zu jedem Zeitpunkt durch die Verwendung von Einrichtungen 7, 8 zum Erzeugen von elektrischer Energie in Verbindung mit Energiespeichern 5 autark und zuverlässig. Ein elektrischer Anschluss über Leitungen an das externe Stromnetz zum Betrieb des Leistungsschalters 1, d.h. für das Schalten und/oder die Steuer- bzw. Regelung sowie Datenkommunikation, ist nicht notwendig. Dies spart Kosten und Aufwand für die Verlegung zusätzlicher elektrischer Leitungen für den Betrieb des Leistungsschalters 1 z.B. in Kabelkanälen.
  • In 2 sind mögliche drahtlose Kommunikationswege 12, 14 zwischen Leistungsschaltern 1 und einer zentralen Warte 10 bzw. Leitstelle zur Steuerung der Leistungsschalter und zwischen Leistungsschalterpolen 2 und einem Funkmodul 11 dargestellt. Die Warte 10 weist ein Funkmodul 11 auf, welches eine Sende- und/oder eine Empfangseinheit für drahtlose Signale umfasst. Es kann sich dabei um elektromagnetische Signale handeln, z.B. über WLAN, Bluetooth, Mobilfunk übertragen, oder alternativ zu Funksignalen können auch optische Signale übertragen werden, z.B. von Laserlicht. Das Modul 11 kommuniziert mit wenigstens einem Modul 11 des Leistungsschalters 1. Dabei werden Steuersignale an den Leistungsschalter 1 übertragen und/oder es werden vom Leistungsschalter 1 z.B. Sensordaten übertragen.
  • Ein Leistungsschalter 1 kann, wie im Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt ist und in 2 im unteren Bereich zu sehen ist, drei Leistungsschalterpole 2 auf einem Traggestell 3 montiert umfassen. Alternativ können auch Leistungsschalterpole 2, insbesondere wie in 2 im oberen Bereich mit drei Leistungsschalterpolen 2 beispielhaft dargestellt ist, jeweils auf einem eigenen Traggestell 3 unabhängig vom Traggestell 3 anderer Leistungsschalterpole 2 angeordnet sein.
  • Analog der Anordnung von Leistungsschalterpolen 2 eines Leistungsschalters 1 auf Traggestellen 3, können unter anderem Antriebe, Steuerung und Energieversorgung der Leistungsschalterpole verschieden ausgeführt sein. Im unteren Bereich der 2 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Leistungsschalter 2 mit einer zentralen Energieversorgung, durch einen Energiespeicher 5 mit einem Windenergiegenerator 8 elektrisch verbunden über elektrische Leitungen 6, und mit einem zentralen Funkmodul 11 in einem Gehäuse 9 angeordnet, dargestellt. Über eine der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellte kinematischen Kette werden die beweglichen Kontaktstücke der Leistungsschalterpole 2 insbesondere gemeinsam angetrieben, z.B. durch einen zentral ausgelösten Federspeicherantrieb mit einem Elektromotor zum Spannen der Federn nach einem Schaltvorgang.
  • Das eine Funkmodul 11, welches in dem Gehäuse 9 den Antrieb steuert und vom Energiespeicher 5 mit Windenergiegenerator 8 mit elektrischer Energie versorgt wird, kommuniziert mit dem Modul 11 in der Warte 10. Von der Warte 10 aus kann der Leistungsschalter 1 zentral gesteuert werden. Die Warte kann eine Reihe von Leistungsschaltern 1 analog dem beschriebenen Leistungsschalter 1 zentral, insbesondere gleichzeitig steuern.
  • Im oberen Teil der 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Leistungsschalters 2 dargestellt. Dabei hat jeder der drei Leistungsschalterpole 2 einen eigenen Schalt- und/oder Antriebsschrank 16. Die Leistungsschalterpole 2 sind jeweils auf einem Traggestell 3 montiert, mit dem Isolator des Leistungsschalterpols 2 senkrecht nach oben stehend. Jedem Leistungsschalterpol 2 ist ein Gehäuse 16 mit einem eigenen Antrieb, einem Funkmodul 11, einem Energiespeicher 5 und wenigstens einer Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie 7 und/oder 8 zugeordnet. Die Funkmodule 11 können insbesondere untereinander kommunizieren und/oder mit einem zentralen Funkmodul 11 in einem Steuerschrank 15 Daten austauschen.
  • Der Steuerschrank 15 kann an einem Leistungsschalterpol 2 oder dessen Traggestell 3 befestigt sein, und insbesondere einen eigenen Energiespeicher 5 und/oder eine eigene Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie 7 und/oder 8 aufweisen. Alternativ können elektrische Komponenten im Steuerschrank 15 von dem zugeordneten Antriebsschrank 16 mit eigenem Energiespeicher 5 und/oder eigener Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie 7 und/oder 8 mit elektrischer Energie versorgt werden. Eine elektrische Verbindung der verschiedenen Leistungsschalterpole 2 mit zentraler Energieversorgung analog dem Beispiel im unteren Teil der 2 ist ebenfalls möglich.
  • Das zentrale Funkmodul 11 im Steuerschrank 15 kommuniziert mit dem Funkmodul 11 in der Warte 10 sowie mit den Funkmodulen 11 jeweils der Leistungsschalterpole 2. Es fungiert als Verteiler. Signal- und Datenverarbeitung kann an dem zentralen Funkmodul 11 konzentriert angeordnet sein, und die Funkmodule 11 der einzelnen Leistungsschalterpole 2 können direkt auf die Auslöseeinheit des jeweiligen Leistungsschalterpols 2 zum Schalten wirken. Es können unterschiedliche Übertragungsarten verwendet werden, z.B. Mobilfunk zwischen dem zentralen Funkmodul 11 des Leistungsschalters 1 und dem Funkmodul 11 der Warte 10, und WLAN oder Bluetooth zwischen dem zentralen Funkmodul 11 des Leistungsschalters 1 und den Funkmodulen 11 jeweils der einzelnen Leistungsschalterpole 2.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z.B. verschiedene Arten von Traggestellen 3 verwendet werden. Die Anzahl an Leistungsschalterpolen 2 eines Hochspannungs-Leistungsschalters 1 kann variieren oder mehrere Hochspannungs-Leistungsschalter 1 können zusammen eingesetzt werden. Einrichtungen zum Erzeugen von elektrischer Energie können neben Wind und Solar auch z.B. thermische Energie zur Erzeugung von Strom verwenden. Energiespeicher 5 können neben oder alternativ zu elektrischen Komponenten, wie z.B. elektrischen Batterien oder Kondensatoren, z.B. auch Thermische-, Mechanische-, und/oder Druck- oder Gas-Speicher mit Wandeleinheiten zum Umwandeln der jeweiligen Energie in elektrische Energie und umgekehrt umfassen. Hochspannungs-Leistungsschalter 1 können auch Trenner umfassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hochspannungs-Leistungsschalter
    2
    Leistungsschalterpol
    3
    Traggestell
    4
    Tragelement
    5
    Energiespeicher
    6
    elektrische Leitung
    7
    Solarmodul
    8
    Windenergiegenerator
    9
    Steuerschrank-Gehäuse
    10
    zentrale Warte
    11
    Datenübertragungssystem, insbesondere Funkmodul
    12
    Datenaustausch zwischen Leistungsschalterpolen
    13
    Hochspannungskabel
    14
    Datenaustausch mit der Warte
    15
    Steuerschrank
    16
    Antriebsschrank
    17
    Isolator

Claims (14)

  1. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) mit einer Anordnung zur Energieversorgung des Leistungsschalters (1), wobei wenigstens ein Leistungsschalterpol (2) und wenigstens ein Energiespeicher (5) sowie elektrische Leitungen (6) umfasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie (7, 8) direkt am Leistungsschalter (1) angeordnet ist.
  2. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Energiespeicher (5) eine elektrische Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder einen Druckgasspeicher mit Wandlereinheit für die Umwandlung von Gasdruck in elektrische Energie umfasst.
  3. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie (7, 8) eine Photovoltaik-Einrichtung, insbesondere wenigstens ein Solarmodul (7) umfasst, und/oder einen Windenergiegenerator (8) umfasst.
  4. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Leistungsschalterpole (2) umfasst sind, mit jeweils einer zugeordneten Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie (7, 8) und/oder mit einer gemeinsamen Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie (7, 8).
  5. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie (7, 8) an einem Gehäuse eines Leistungsschalterpols (2), insbesondere einem Isolator (17), und/oder an einem Tragelement (4), insbesondere dem Traggestell (3) des wenigstens einen Leistungsschalterpols (2), und/oder an einem Steuerschrank-Gehäuse (9) angeordnet ist.
  6. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leistungsschalterpol (2), insbesondere der Hochspannungs-Leistungsschalter (1) für Spannungen im Bereich von bis zu einigen 10·000 V und/oder für Ströme im Bereich von bis zu einigen 1·000 A ausgelegt ist.
  7. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein kabelloses Datenübertragungssystem (11) umfasst ist, insbesondere mit wenigstens einer Komponente eines Sender-Empfänger-Systems zur Datenübertragung, insbesondere nach Art eines WLAN-, Funk-, und/oder optischen Senders und/oder Empfängers.
  8. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Energiespeicher (5) über die elektrischen Leitungen (6) mit wenigstens einer Auslöseeinheit des Leistungsschalters (1) und/oder wenigstens eines Leistungsschalterpols (2) elektrisch verbunden ist, und/oder mit einem Antrieb, insbesondere einem Spannmotor eines Federspeicherantriebs und/oder einem linearen elektromagnetischen Antrieb, und/oder mit Sensoren zur Datenerfassung des Leistungsschalters (1) und/oder wenigstens eines Leistungsschalterpols (2), und/oder mit einer Datenverarbeitungseinheit des Leistungsschalters (1) und/oder wenigstens eines Leistungsschalterpols (2), insbesondere zur Verarbeitung von Steuerbefehlen.
  9. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Leistungsschalterpol (2) wenigstens ein Energiespeicher (5), insbesondere eine elektrische Batterie, mit wenigstens einer Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie (7, 8) zugeordnet ist, insbesondere ohne elektrische Verbindung der Energiespeicher (5) verschiedener Leistungsschalterpole (2) untereinander.
  10. Hochspannungs-Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Leistungsschalterpolen (2), insbesondere auf einem Traggestell (3), wenigstens ein Solarmodul (7) angeordnet ist zur Energieversorgung des Leistungsschalters (1), insbesondere mit wenigstens einer elektrischen Batterie (5) zur Zwischenspeicherung der Energie in wenigstens einem Schaltschrank (15, 16) des Leistungsschalters (1).
  11. Verfahren zur Energieversorgung eines Hochspannungs-Leistungsschalters (1), insbesondere eines Hochspannungs-Leistungsschalters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei elektrische Leitungen (6) wenigstens einen Leistungsschalterpol (2) des Hochspannungs-Leistungsschalters (1) mit wenigstens einem Energiespeicher (5), insbesondere einer elektrischen Batterie, verbinden, welche von dem Leistungsschalter (1) umfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungs-Leistungsschalters (1) autark betrieben wird, insbesondere ohne externe Spannungsversorgung für ein Schalten und/oder Auslösen und/oder Datenerfassen und/oder Datenverarbeiten und/oder Datenübermitteln vom und/oder zum Leistungsschalter (1).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenübertragung (12, 14), insbesondere zur Steuerung oder Regelung des Leistungsschalters (1) und/oder eines Leistungsschalterpols (2), kabellos, über ein Sender-Empfänger-System (11), insbesondere per WLAN, Bluetooth, Mobilfunk, und/oder optisch erfolgt, insbesondere zwischen dem Leistungsschalter (1) und einer zentralen Warte (10).
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Energiespeicher (5) des Leistungsschalters (1), insbesondere die elektrische Batterie, durch eine Photovoltaik-Einrichtung geladen wird, insbesondere durch wenigstens ein Solarmodul (7), und/oder dass die elektrische Batterie durch wenigstens einen Windenergiegenerator (8) geladen wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Energiespeicher (5) des Leistungsschalters (1), insbesondere die elektrische Batterie, Energie für ein Schalten und/oder Auslösen und/oder Datenerfassen und/oder Datenverarbeiten im Leistungsschalter (1) und/oder Datenübermitteln (12, 14) vom und/oder zum Leistungsschalter (1) bereit stellt, insbesondere alle elektrische Energie mit Ausnahme der vom Leistungsschalter (1) geschalteten elektrischen Energie.
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