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Die Erfindung betrifft eine unterbrechende Kabelmuffenanordnung zur unterbrechbaren Verbindung zweier elektrischer Leitungsabschnitte einer elektrischen Leitung einer Phase eines Kabels, insbesondere der Mittelspannungsebene.
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In der Mittelspannungsebene werden zur Versorgung von Industrieanlagen, Ballungszentren oder Büro- oder Wohngebäuden Kabel zur Energieversorgung eingesetzt. Werden Mittelspannungskabel an Transformatoren oder Endverbraucher angeschlossen, müssen die Mittelspannungskabel herkömmlicher Weise über zwei Schaltanlagen geführt werden. Dabei dient die erste Schaltanlage der Verteilung der Energie und zum Schutz vor Überströmen mit einem Leistungsschalter, die zweite Schaltanlage weist einen Lastschalter auf, der in der Regel zur Isolation im Falle einer Wartung von angeschlossenen Betriebsmitteln dient. Für einen Fall einer erforderlichen Rückspeisefähigkeit auf einer Abgangsseite ist zusätzlich ein zweiter Leistungsschalter erforderlich.
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Die Dimensionierung einer Schaltanlage, beispielsweise hinsichtlich deren Breite, Höhe und Tiefe, wird insbesondere durch Isolationsabstände, zusätzliche Einbauten, wie es beispielsweise Strom- und Spannungswandler sein können, einem freien Volumen zur Beherrschung eines Druckanstiegs im Falle eines Auftretens eines Störlichtbogens sowie durch die Dimensionierung der verwendeten Leistungsschalter und Lastschalter bestimmt.
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Herkömmlicher Weise werden zur Installation von erforderlichen Leistungsschaltern, Lastschaltern, insbesondere an einem Verbraucher Schaltanlagen eingesetzt, die bei mehreren Verbrauchern oder Phasen als Schaltfelder ausgeführt sind. Eine Schaltanlage weist im Wesentlichen auf einer Primärseite ein Gehäuse zum Personenschutz, ein Schaltelement sowie weitere Elemente zur Erdung oder zur Bereitstellung einer Trennstrecke auf. Eine herkömmliche Schaltanlage benötigt für einen direkten Anschluss einer elektrischen Leitung, insbesondere eines Kabels, an einen Verbraucher mindestens zwei sogenannte Felder, und zwar ein Anschlussfeld und ein Abgangsfeld. In einem der beiden Felder wir der Leistungsschalter positioniert.
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Die
EP 2 461 339 B1 offenbart einen Schutzschalterpol mit einer Vakuumschaltröhre und einer Betätigungsvorrichtung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung bei einem elektrischen Kabel eine herkömmliche Schaltanlage, die insbesondere auf einer Abgangsseite nahe an einem Verbraucher angeordnet werden kann, durch ein, insbesondere im Vergleich zum Stand der Technik, wirksameres, schneller schaltendes und kompakteres Betriebsmittel zu ersetzen.
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Die Aufgabe wird durch eine Kabel gemäß dem Hauptanspruch und ein Verfahren gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Kabelmuffenanordnung, insbesondere zur elektrischen Leistungsversorgung, insbesondere auf der Mittelspannungsebene, vorgeschlagen, wobei innerhalb einer Kabelmuffe zwischen zwei elektrischen Leitungsabschnitten einer elektrischen Leitung einer Phase eines elektrischen Kabels eine mittels einer Antriebseinheit schaltbare Unterbrechereinheit elektrisch in Serie und die Antriebseinheit an eine in dem Kabel angeordnete Signalübertragungsleitung zur elektrischen Leistungsversorgung angeschlossen ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Anschluss einer Kabelmuffenanordnung, insbesondere an eine elektrische Leistungsversorgung, insbesondere auf der Mittelspannungsebene, in der Nähe zu einem elektrischen Verbraucher, vorgeschlagen, wobei zwischen zwei elektrischen Leitungsabschnitten einer elektrischen Leitung einer Phase eines elektrischen Kabels eine mittels einer Antriebseinheit schaltbare Unterbrechereinheit elektrisch in Serie und die Antriebseinheit an eine in dem Kabel angeordnete Signalübertragungsleitung zur elektrischen Leistungsversorgung angeschlossen und von einer Kabelmuffe umschlossen werden.
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Eine Kabelmuffe ist ein Bauelement zur Isolation und zum Schutz einer elektrischen Verbindung zweier elektrischer Kabel oder Kabelabschnitte, wobei die Kabelmuffe – im Gegensatz zu einem Schutzrohr – fest mit dem Kabel verbunden werden und nur die eigentliche elektrische Verbindungsstelle umschließen. Bei Kabeln wird unter anderem zwischen Gießharzmuffen, Gelmuffen, Schrumpfmuffen (Warmschrumpf- und Kaltschrumpfmuffen), Muffen in Aufschiebetechnik unterschieden, wobei in der Energietechnik unter Umständen in verschiedenen Spannungsebenen, wie Nieder- oder Mittelspannung, verschiedene Muffenarten eingesetzt werden. Eine Erdungsmuffe dient nicht nur als Isolations- und Schutzelement, sondern stellt ebenso eine elektrische Verbindung dar. Bei Muffen in der Energietechnik (Mittelspannung ab 10 kV) wird eine elektrische Steuerung durch Feldsteuerkörper oder Feldsteuerschläuche in Endverschlusstechnik vorgenommen. Dabei kommt es auf eine innere und äußere Feldglättung an.
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Eine Unterbrechereinheit kann insbesondere als ein Lastschalter oder als ein Leistungsschalter ausgebildet sein.
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Lastschalter dienen in der elektrischen Energietechnik zum Einschalten und Ausschalten von Betriebsmitteln und Anlageteilen im ungestörten Betrieb, insbesondere bei einem Nennstrom.
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Leistungsschalter sind spezielle Schalter, die für hohe Ströme ausgelegt sind. Im Gegensatz zu Lastschaltern können sie nicht nur Betriebsströme und geringe Überlastströme schalten, sondern auch bei Fehlern hohe Überlastströme und Kurzschlussströme. Diese Fehlerströme können Leistungsschalter eine vorgegebene Zeit halten und sicher ausschalten. Leistungsschalter werden insbesondere einpolig oder dreipolig gebaut.
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Erfindungsgemäß wird, anstelle eines Leistungs- oder Lastschalters zusammen mit einer Schaltanlage, insbesondere nahe am Verbraucher, zu platzieren, ein Kabel einer Leistungsversorgung direkt an eine Sammelschiene oder einen zentralen Anschlusspunkt anschließbar. Der erforderliche Leistungs- oder Lastschalter wird an einer geeigneten Stelle in dem Kabel eingebaut, und mit einer Muffe geschützt und isoliert. Es wird somit eine Art schaltbare Kabelmuffe bereitgestellt.
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Gemäß der Erfindung kann mittels der vorgeschlagenen Kabelmuffenanordnung eine direkte Verbindung eines Kabels an eine elektrische Sammelschiene oder einen zentralen sternartigen Anschlusspunkt ohne einen expliziten Aufbau von herkömmlichen Schaltanlagen erfolgen. Entsprechend können Schaltanlagen, insbesondere in einer Nähe zu einem elektrischen Verbraucher, mit einem Anschlussfeld und einem Abgangsfeld, vermieden werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Signalübertragungsleitung eine Mess- und/oder Steuerungsleitung, insbesondere ein Lichtwellenleiter, sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Antriebseinheit elektrisch in Serie zu der Unterbrechereinheit geschaltet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Unterbrechereinheit als eine elektrische Durchführung mit einem beweglichen Schaltkontakt, und insbesondere mit einer Kapsel, ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Antriebseinheit als ein Kopplungsglied mit einem Wickelkörper ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Kabel dreiphasig sein und für jede Phase jeweils innerhalb einer Kabelmuffe eine Unterbrechereinheit und Antriebseinheit geschaffen sein, wobei die Kabelmuffen entlang des Kabels zueinander räumlich versetzt sein können.
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Die Erfindung wird an anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung einer elektrischen Durchführung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 bis 4 schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kopplungsglieds zu verschiedenen Zeitpunkten seiner Bewegung;
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5 bis 8 unterschiedliche Varianten eines erfindungsgemäßen Kopplungsglieds;
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9 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kabels;
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10 eine Darstellung zum Anschluss eines elektrischen Kabels in der Nähe eines elektrischen Verbrauchers;
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11 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anschließen.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer elektrischen Durchführung nach einem Ausführungsbeispiel einer Unterbrechereinheit
507 nach der Erfindung. Die Unterbrechereinheit
507 ist hier als eine stromunterbrechende Durchführung gemäß der
DE 10 2015 212826.1 ausgebildet. Gezeigt ist ein Schnitt mit einer Schnittrichtung entlang der gewünschten Stromtransportrichtung. Die elektrische Durchführung I dient zur Verbindung zweier Leiterabschnitte
3a und
3b, die in einen übergeordneten Stromkreis eingebunden werden können. Sie dient zur Verbindung dieser beiden Leiterabschnitte
3a und
3b durch die Wand eines Gehäuses hindurch, wozu die Durchführung I mit einem hier elektrisch leitenden Verbindungsring
21 ausgebildet ist, der mit der Wand des Gehäuses eine dichte und in diesem Fall auch elektrisch leitende Verbindung eingehen kann. Wie im rechten Teil der Figur schematisch dargestellt, soll der Verbindungsring
21 hier geerdet sein, kann also beispielsweise mit einem geerdeten Gehäuse verbunden werden. Ein wesentlicher Bestandteil der Durchführung I ist hier eine gasdichte Kapsel
9. Im Inneren der gasdichten Kapsel
9 verläuft ein Innenleiter
11, der die beiden Leiterabschnitte
3a und
3b elektrisch leitfähig verbinden kann. Dieser Innenleiter
11 ist gegen die Außenwand
13 der Kapsel
9 elektrisch isoliert geführt. Die elektrische Durchführung I weist weiterhin einen elektrischen Schalter auf. Wesentliche Bestandteile dieses Schalters sind ein Kontaktsystem
15a und eine Antriebseinheit
15b. In diesem Beispiel ist das Kontaktsystem
15a im Inneren der Kapsel
9 angeordnet, und die Antriebseinheit
15b ist außerhalb der Kapsel
9 angeordnet. Das Kontaktsystem
15a weist dabei zwei Schaltkontakte
25a und
25b auf, von denen der Schaltkontakt
25a als feststehender Kontakt und der Kontakt
25b als beweglicher Schaltkontakt ausgeführt ist. Der bewegliche Schaltkontakt
25b kann mittels der außen angeordneten Antriebseinheit
15b entlang einer Richtung
15c bewegt werden. Hierzu ist um den in der Zeichnung oben gezeigten Teil des Innenleiters
11 beispielhaft ein Balg
16 im Bereich der Außenwand
13 der Kapsel angeordnet. Mit Hilfe des mechanischen Antriebs
15b können somit die beiden Schaltkontakte
25a und
25b in elektrisch leitende Verbindung gebracht werden oder wieder getrennt werden. Die Kapsel
9 des gezeigten ersten Ausführungsbeispiels umschließt hier einen Vakuumraum V, durch dessen evakuiertes Inneres der Innenleiter
11 elektrisch gegen den mit der Wand des Gehäuses zu verbindenden Verbindungsring
21 durchschlagsfest isoliert ist. Die Kapsel
9 dieser elektrischen Durchführung I dient also zum einen der elektrischen Isolation des Innenleiters, zum anderen gleichzeitig als Vakuumkapsel für das innerhalb der Durchführung angeordnete Kontaktsystem
15a des Schalters. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, dass zumindest ein Teil der elektrischen Isolation der Durchführung sowie eine Kapselung des Kontaktsystems
15a des Schalters durch dieselbe Kapsel
9 erreicht werden.
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Die Außenwand 13 der Kapsel 9 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, beispielsweise eine isolierende Keramik. Auf ihrer Außenseite kann diese Außenwand 13 zusätzlich mit einer elektrisch leitenden Beschichtung 23 versehen sein. Diese Beschichtung 23 ist vorteilhaft eine hochohmige Beschichtung, die der Vermeidung von elektrischen Feldüberhöhungen im Außenbereich der Kapsel dient. Innerhalb der Kapsel ist ein die beiden Schaltkontakte 25a und 25b umgebendes elektrisch leitendes Schild 19 angeordnet. Dieses Schild 19 kann beispielsweise aus einem metallischen Material gefertigt sein. Es ist hier elektrisch leitfähig mit dem Verbindungsring 21 verbunden, der zur Verbindung der Durchführung 1 mit der Wand eines ein elektrisches Bauteil umgebenden Gehäuses dient. Dieses Schild 19 dient zum einen der Formung des im Inneren der Kapsel 9 ausgebildeten elektrischen Feldes, zum anderen aber auch einer Begrenzung der Ausbreitung von bei den Schaltvorgängen verdampftem metallischem Material.
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Eine Antriebseinheit
505 kann beispielsweise als die in der
1 dargestellte Antriebseinheit
15b ausgeführt werden. Die Antriebseinheit kann beispielsweise als ein Kopplungsglied
10 für ein elektrisches Schaltgerät nach der
DE 10 2015 200135.0 ausgeführt sein.
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2 bis 8 beschreiben ein derartiges Kopplungsglied 10, das dazu dient, die elektrischen Schaltkontakte 25a und 25b einer Unterbrechereinheit 507 zu öffnen und zu schließen.
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2 bis 4 zeigen eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Kopplungsglieds 10. Mit dem Kopplungsglied wird ein Kontaktsystem bestehend aus den scheibenförmigen Schaltkontakten 1 und 2 betätigt, wobei hierzu der Schaltkontakt 1 relativ zu dem Schaltkontakt 2 bewegt wird. Bei Kontaktierung der beiden Schaltkontakte 1 und 2 wird ein Stromkreis geschlossen und ein Stromfluss über den weiter unten erläuterten elektrisch leitenden Wickelkörper 3 und das Kontaktsystem der Schaltkontakte 1 und 2 bewirkt. Dieser Stromfluss kann durch Öffnen des Kontaktsystems über das Auseinanderbewegen der beiden Schaltkontakte 1 und 2 wieder unterbrochen werden.
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Der Schaltkontakt 1 ist an einem unteren Ende 301 des Wickelkörpers 3 befestigt, der im Folgenden auch als Wickelstab bezeichnet wird. Der Wickelkörper 3 ist linear verschiebbar entlang seiner Längsachse geführt und kann nicht verdreht werden. Auf dem Wickelkörper ist ein Rotationskörper 4 drehbar gelagert, d.h. der Rotationskörper kann auf dem Wickelkörper rotieren. Der Rotationskörper umfasst zwei voneinander beabstandete Scheiben 401 und 402, zwischen denen sich ein ringförmiges Lager 403 befindet, über das die Lagerung des Rotationskörpers 4 auf dem Wickelstab 3 erfolgt. Der Wickelkörper 3 erstreckt sich über entsprechende Bohrungen in der Mitte der Scheiben 401 und 402 durch das Lager 403 hindurch.
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Das Kopplungsglied der 2 zeichnet sich dadurch aus, dass eine rotatorische Bewegung des Rotationskörpers 4, welche mittels eines nicht gezeigten Antriebs (z.B. einer Feder oder eines externen Motors) erzeugt wird, in eine lineare Bewegung des Schaltkontakts 1 unter Verwendung von flexiblen Drähten 6 und 6' umgesetzt wird. Dabei sind auf der oberen Seite 405 der Scheibe 402 zwei gegenüberliegende flexible Drähte 6 vorgesehen, die um 180° versetzt zueinander an einem Ende mit dem Rand der Scheibe 402 und am anderen Ende mit dem oberen Ende 302 des Wickelstabs 3 verbunden sind. Analog sind auf der unteren Seite 404 der Scheibe 401 zwei flexible Drähte 6' vorgesehen, die wiederum um 180° zueinander versetzt sind und bei denen ein Ende am Rand der Scheibe 401 und das andere Ende an dem unteren Ende 301 des Wickelstabs 3 befestigt ist.
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Durch die mit dem Antrieb bewirkte Rotationsbewegung des Rotationskörpers 4 wird ein Aufwickeln bzw. Abwickeln der Drähte 6 und 6' auf den Wickelstab 3 bewirkt, was aufgrund der linearen Führung des Wickelstabs zu dessen Bewegung in Längsrichtung und somit zum Öffnen bzw. Schließen der Schaltkontakte 1 und 2 führt. In 2 ist der Zustand gezeigt, in dem sich die beiden Schaltkontakte 1 und 2 in Unterbrechungsstellung befinden. In diesem Zustand sind die beiden Drähte 6' auf dem unteren Teil des Wickelkörpers 3 aufgewickelt, so dass die freien Längen dieser Drähte verkürzt sind und der Schaltkontakt 1 in einer oberen Position mit maximalem Abstand vom Schaltkontakt 2 angeordnet ist. Gleichzeitig sind die flexiblen Drähte 6 auf der oberen Seite 405 des Rotationskörpers 4 im abgewickelten Zustand.
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Soll nunmehr von der Unterbrechungsstellung in die Kontaktstellung der beiden Schaltkontakte 1 und 2 übergegangen werden, wird über den Antrieb eine rotatorische Bewegung des Rotationskörpers in die durch den Pfeil R angedeutete Richtung (siehe 3) bewirkt. Dies hat die Folge, dass sich die Drähte 6' abwickeln, wohingegen sich die Drähte 6 aufwickeln. Dies bedingt eine Kraft auf den Wickelstab 3 nach unten, so dass sich der Kontakt 1 dem Kontakt 2 nähert, wie aus 3 ersichtlich ist. In der Darstellung der 4 ist die Rotation des Rotationskörpers nunmehr soweit fortgeschritten, dass die Kontaktstellung erreicht ist, in der ein Kontaktschluss zwischen den beiden Schaltkontakten 1 und 2 bewirkt wird.
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Ausgehend von dem geschlossenen Kontakt gemäß 4 kann dieser durch eine Drehung des Rotationskörpers entgegen der angedeuteten Richtung R wieder geöffnet werden, wobei sich dann die Drähte 6' wieder auf dem Wickelkörper aufwickeln, wohingegen sich die Drähte 6 vom Wickelkörper abwickeln, was eine nach oben gerichtete Kraft bedingt. Schließlich wird wieder die Unterbrechungsstellung gemäß 2 erreicht ist. In einer bevorzugten Variante kann das Kopplungsglied über geeignete Sperrmechanismen (lösbar) sowohl in der Kontaktstellung als auch in der Unterbrechungsstellung arretiert werden.
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Die in der Ausführungsform der 2 bis 4 gezeigte Anordnung der Drähte kann je nach Anforderung variiert werden. Insbesondere können auf jeder Seite des Rotationskörpers ggf. auch mehr als zwei Drähte vorgesehen sein, wenn z.B. die zu übertragende Kraft die erlaubte Zugbelastung von lediglich zwei Drähten übersteigt. Eine symmetrische Anordnung der Drähte sowohl oberhalb als auch unterhalb des Rotationskörpers, wie dies auch in der Ausführungsform der 2 bis 4 der Fall ist, ist sinnvoll, da hierdurch Kräfte sowohl in Aufwärts- als auch in Abwärtsrichtung geeignet übertragen werden können.
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Nichtsdestotrotz können Drähte ggf. auch nur auf einer Seite des Rotationskörpers 4 vorgesehen sein, um nur in eine Richtung eine Kraftausübung zu ermöglichen, beispielsweise weil in die andere Richtung die Gravitationskraft zur Bewegung des Wickelstabs ausreichend ist. Geht man beispielsweise davon aus, dass die vertikale Richtung von oben nach unten in 2 bis 4 der Richtung der Gravitationskraft entspricht, so könnten ggf. nur die Drähte 6' vorgesehen sein, welche ausgehend von dem Zustand der 4 bei Drehung entgegen der Richtung R ein Öffnen des Kontakts bewirken, wohingegen ein Schließen des Kontakts rein durch die Gravitationskraft verursacht wird.
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5 bis 8 zeigen Varianten des erfindungsgemäßen Kopplungsglieds. Die gleichen bzw. einander entsprechenden Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Ausführungsform der 2 bis 4 bezeichnet. Der Aufbau und die Funktionsweise der Kopplungsglieder aus 5 bis 8 entsprechen weitestgehend dem Kopplungsglied aus 2 bis 4, so dass die Kopplungsglieder aus 5 bis 8 nicht mehr im Detail beschrieben werden, sondern lediglich die Unterschiede dieser Kopplungsglieder zum Kopplungsglied aus 2 bis 4 erläutert werden.
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Das Kopplungsglied gemäß 5 entspricht im Wesentlichen dem Kopplungsglied aus 2 bis 4, wobei als Wickelkörper 3 ein relativ dünner Wickelstab verwendet wird, was wiederum zur Folge hat, dass weniger Draht pro Umdrehung des Rotationskörpers 4 abgewickelt bzw. aufgewickelt wird und hierdurch eine langsamere Bewegung des Wickelkörpers und damit ein langsameres Öffnen bzw. Schließen der Kontakte 1 und 2 bewirkt wird.
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Im Unterschied zu 5 ist der Wickelkörper des Kopplungsglieds aus 6 als zylindrischer Stab mit einer wesentlich größeren Dicke ausgestaltet. Dies hat zur Folge, dass mehr Draht pro Wicklung bei Drehung des Rotationskörpers 4 auf- bzw. abgewickelt wird und hierdurch eine schnellere Relativbewegung der Kontakte 1 und 2 und damit ein schnellerer Öffnungs- bzw. Schließvorgang erreicht wird.
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7 zeigt eine Form des Wickelkörpers 3, bei der der untere Teil des Wickelkörpers auf der Seite 404 des Rotationskörpers 4 flaschenhalsförmig mit einem abnehmenden Durchmesser hin zu dem Schaltkontakt 1 ausgestaltet ist. Hierdurch wird ein degressiver Übersetzungsverlauf erreicht, d.h. je weiter die Linearbewegung des Wickelkörpers 3 nach unten fortgeschritten ist, desto langsamer wird die Bewegung. Hierdurch kann ein sanftes Aufsetzen des Schaltkontakts 1 auf den Schaltkontakt 2 erreicht werden.
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Im Gegensatz zu 7 ist der untere Teil des Wickelkörpers 3 aus 8 als Flaschenhals in umgekehrter Richtung geformt, d.h. der Durchmesser des Wickelkörpers nimmt von der Seite 404 des Rotationskörpers 4 hin zu dem Schaltkontakt 1 zu. Mit dieser Variante wird ein progressiver Übersetzungsverlauf erreicht, bei dem vor dem Schließen der Schaltkontakte 1 und 2 eine deutliche Beschleunigung der Bewegung des Schaltkontakts 1 aufgrund eines schnelleren Abwickelns der Drähte 6' erreicht wird. Diese Ausführungsform kommt dann zum Einsatz, wenn ein langsames Loslaufen der Bewegung des Schaltkontakts 1 aus der Unterbrechungsstellung bevorzugt ist, aber gleichzeitig die Schließgeschwindigkeit bei nahezu geschlossenen Schaltkontakten erhöht werden soll, beispielsweise um elektrische Überschläge zu vermeiden. Diese Variante der Erfindung eignet sich sehr gut zur Verwendung bei Schaltkontakten in einer Vakuumschaltröhre.
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In den Varianten der 7 und 8 sind ferner in den oberen Drähten 6 Federelemente 5 eingebracht. Gegebenenfalls können diese Federelemente zusätzlich auch in den Drähten 6' vorgesehen sein. Mittels dieser Federelemente kann die Vorspannung der Drähte präzise eingestellt werden. Etwaige Unterschiede in den Aufwickelgeschwindigkeiten der Drähten 6 und 6' auf den gegenüberliegenden Seiten des Wickelkörpers können durch die Federelemente aufgefangen werden und resultieren nur in einer leichten Veränderung der Vorspannung der Drähte. Ferner können die Federelemente so ausgelegt werden, dass sie einen relativ weiten Einfederungsweg besitzen und dadurch stabil die Vorspannung auch über eine lange Betriebszeit halten. Gegebenenfalls ist es auch möglich, anstatt von Federelementen die Drähte selbst elastisch auszugestalten.
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In den Ausführungsformen der 7 und 8 ist der obere Teil des Wickelkörpers weiterhin zylindrisch ausgeführt. In abgewandelten Ausführungsformen der 7 und 8 wird der obere Teil des Wickelkörpers genauso wie der untere Teil ausgeführt. Mit anderen Worten ist in der Ausführungsform der 7 und 8 der obere Teil des Wickelkörpers (bis auf das Stück, welches beim Schließen des Kontakts in das Lager 403 eindringt) genauso wie der untere Teil flaschenhalsförmig ausgebildet, wobei die Dicke des Flaschenhalses in 7 hin zum oberen Ende 302 des Wickelkörpers zunimmt und in 8 hin zum oberen Ende 302 des Wickelkörpers abnimmt.
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Hierdurch wird ein Erschlaffen der Drähte beim Aufwickeln bzw. Abwickeln vermieden. Beispielsweise wird erreicht, dass im Falle, dass der Draht auf dem oberen Teil des Wickelkörpers langsamer aufgewickelt wird, der entsprechende Draht auf dem unteren Teil des Wickelkörpers auch langsamer abgewickelt wird und somit nicht erschlafft. Umgekehrt wird mit der soeben beschriebenen Variante vermieden, dass der Draht auf dem oberen Teil des Wickelkörpers schneller aufgewickelt wird, als der entsprechende Draht auf dem unteren Teil des Wickelkörpers abgewickelt wird, was zu einer Blockierung der Kinematik führen würde.
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In einer weiteren (nicht gezeigten) Variante der Erfindung sind auch kompliziertere Formen des Wickelkörpers möglich, um weitergehende Anpassungen der Übersetzungsdynamik, beispielsweise zur Anpassung auf eine ganz bestimmte elektrische Schaltkontakt- bzw. Lichtbogenphysik zu erzielen.
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Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die Umsetzung einer rotatorischen Bewegung in eine Linearbewegung durch Aufwickeln bzw. Abwickeln von Drähten auf einem Wickelkörper kann das gewünschte Hebelverhältnis auf einfache Weise festgelegt werden und problemlos durch die Form des Wickelkörpers in weiten Bereichen beeinflusst werden. Im Besonderen können progressive und degressive Formen des Wickelkörpers verwendet werden, um die Geschwindigkeiten in den Endlagen der Schaltkontakte zweckmäßig zu beeinflussen. In bevorzugten Varianten sind die verwendeten Drähte ferner mit Federelementen oder elastisch ausgestaltet, wodurch eine stabile und dauerhafte Vorspannung der Drähte erreicht wird und eventuelle Laufunterschiede zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Wickelkörpers ausgeglichen werden.
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9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kabelmuffenanordnung K. Eine Unterbrechereinheit 507 und eine Antriebseinheit 505 sind beide von einer Kabelmuffe 501 umschlossen, umfasst oder umhüllt. In der Unterbrecheinheit 507 können beispielsweise Elemente 19 und 21 aus 1 entfallen.
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Die schaltbare Kabelmuffenanordnung K weist eine Unterbrechereinheit 507, eine Antriebseinheit 505 und insbesondere integrierte Mess- und Kommunikationseinrichtungen als Beispiele von Signalübertragungsleitungen 509 auf, wobei die Unterbrechereinheit 507 und die Antriebseinheit 505 hier elektrisch in Serie zu einer elektrischen Leitung 503 einer Phase eines elektrischen Kabels zur Leistungsversorgung angeschlossen worden sind. Alternativ kann die Antriebseinheit 505 elektrisch parallel zur Unterbrechereinheit 507 angeschlossen sein.
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Die Unterbrechereinheit 507 kann beispielsweise eine herkömmliche Vakuumschaltröhre sein. Die Antriebseinheit 505 muss die Unterbrechereinheit 507 schalten können, liegt hier auf Spannungspotential und wird über eine bereits in herkömmlichen Kabeln integrierte elektrisch nichtleitende Verbindung wie beispielsweise einen Lichtwellenleiter als Signalübertragungsleitung 509 mit Energie versorgt. Dieser Lichtwellenleiter kann ebenso zur Kommunikation und Übertragung von Messwerten verwendet werden. Die schematisch in 9 dargestellte Signalübertragungsleitung 509 kann außerhalb und/oder innerhalb der Kabelmuffe 501 verlaufend geschaffen sein.
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Die Antriebseinheit 505 kann derart ausgebildet sein, dass diese Teil der stromführenden Phase des Kabels ist, die elektrische Leitung 503 des Kabels an dieser Stelle somit unterbricht. Um den Durchmesser der schaltbaren Muffenanordnung K klein zu halten, wird lediglich eine Phase an einer Stelle im Kabel geschalten. Die schaltbaren Muffenanordnungen K für die anderen Phasen werden an anderen, voneinander nicht zu weit entfernten Stellen im Kabel geschaffen. Je nach Ausgestaltung und bei einer nicht erforderlichen Selektivität bei einem Abschalten, kann des Weiteren auf eine Sammelschiene für einen Anschluss von mehreren elektrischen Leitungen 503 verzichtet werden. Beispielsweise kann hierfür ein zentraler sternartiger Anschlusspunkt für die elektrischen Leitungen 503 vorgesehen werden.
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Auf der linken Seite in 9 ist dargestellt, dass das elektrische Kabel dreiphasig geschaffen sein kann. Hierzu sind ein Sternpunkt, sowie weitere elektrische Elemente angedeutet. Jede Phase kann eine Kabelmuffenanordnung K aufweisen.
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10 zeigt eine Darstellung zum Anschluss eines elektrischen Kabels in der Nähe eines elektrischen Verbrauchers. Die Darstellung zeigt die Verlagerung eines Last- oder Leistungsschalters von einer Schaltanlage in ein jeweiliges Spannungskabel mit einer elektrischen Leitung 505, insbesondere auf einer Mittelspannungsebene, mittels einer erfindungsgemäßen Kabelmuffenanordnung K mit einer Kabelmuffe 501 mit einem jeweiligen einphasigen Spannungsschalter auf Spannungspotential. Besonders vorteilhaft kann eine kompakte Ausgestaltung der Kabelmuffenanordnung K im Vergleich zu einer herkömmlichen Schaltanlage einen Aufwand verkleinern. Für manche Anwendungen, beispielsweise in Gebäuden G oder zum Anschluss von Windkraftanlagen kann auf einer Seite des Kabels gegebenenfalls vollständig auf eine Schaltanlage verzichtet werden.
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11 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anschließen einer Kabelmuffelanordnung, insbesondere an eine elektrische Leistungsversorgung, insbesondere auf der Mittelspannungsebene, an einem elektrischen Verbraucher, wobei zwischen zwei elektrischen Leitungsabschnitten einer elektrischen Leitung einer Phase eines Kabels eine mittels einer Antriebseinheit schaltbare Unterbrechereinheit elektrisch in Serie und die Antriebseinheit an eine in dem Kabel angeordnete Signalübertragungsleitung zur elektrischen Leistungsversorgung angeschlossen (S1) und von einer Kabelmuffe umschlossen (S2) werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2461339 B1 [0005]
- DE 102015212826 [0029]
- DE 102015200135 [0031]
