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Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters und eine Schaltanlage mit einer derartigen Betätigungseinrichtung.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine gasisolierte Schaltanlage, die beispielsweise für eine Spannung von 72,5 kV ausgelegt ist, für Windkraft-Anwendungen, wobei die Anordnung und damit der Schaltplan der einzelnen Module der Schaltanlage vorsieht, dass in bestimmten Schalt- oder Servicefällen eine Erdungsstrecke, ausgehend von einem Erdungsmodul, über einen Leistungsschalter der Schaltanlage erfolgt. Das Erdungsmodul ist beispielsweise ein Kreuzbaustein mit Trenner- und Erderfunktion. Weiterhin besteht die Anforderung, den Leistungsschalter über eine entsprechende dauerhaft montierte, rein mechanische Vorrichtung per Hand sowohl ein- als auch ausschalten zu können. Weiterhin ist gefordert, dass diese manuelle Schaltvorrichtung von dem so genannten Bediengang aus und damit von außerhalb des Steuer- und Antriebsschrankes des Leistungsschalters betätigt werden kann.
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Bisher verwendete mechanischen Vorrichtungen, um einen Leistungsschalter vom Bediengang (von außerhalb des Leistungsschalterschrankes) aus sowohl ein- als auch ausschalten zu können, beinhalten üblicherweise einen Handgriff, einen daran gekoppelten Bowdenzug und anschließende Übertragungsteile um die Betätigung auf Auslöser oder Verklinkungselemente am Leistungsschalterantrieb zu übertragen. Die genannten Bauteile sind separat für Ein- und Ausschaltfunktion vorhanden. Die Handgriffe können von Abdeckungen blockiert werden, für deren Freigabe ein Schlüssel erforderlich ist. Diese beschriebene manuelle Betätigungsvorrichtung ist bisher ohne jede Abhängigkeit von anderen Modulen der Schaltanlage ausgeführt.
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Eine entsprechende Umsetzung der elektrischen Steuerung der einzelnen Module sowie auch deren Verbund, um das beschriebene Problem zu lösen, besteht schon heute. Allerdings ist die geforderte rein mechanische Leistungsschalterbetätigung komplett unabhängig von der elektrischen Steuerung und bedarf daher einer eigenen, ebenfalls rein mechanischen Lösung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters, der wie oben beschrieben mit einem Erdungsmodul gekoppelt ist, und eine Schaltanlage mit einer derartigen Betätigungseinrichtung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Schaltanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters, der mit einem Erdungsmodul gekoppelt ist, das in einer ersten Schaltstellung einen Strompfad des Leistungsschalters erdet und in einer zweiten Schaltstellung den Strompfad nicht erdet, umfasst
- - ein manuell betätigbares erstes Bedienelement, das über eine erste kinematische Kette mechanisch mit einer Ausschaltmechanik zum Ausschalten des Leistungsschalters verbunden ist und durch dessen Betätigung die Ausschaltmechanik aktivierbar ist, und
- - eine Verriegelungseinrichtung, die in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls eine Betätigung des ersten Bedienelements verhindert,
- - wobei das erste Bedienelement außerhalb eines Gehäuses des Leistungsschalters angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung ermöglicht somit ein manuelles Schalten des Leistungsschalters nur, wenn der Strompfad des Leistungsschalters nicht durch das Erdungsmodul geerdet ist. Damit ermöglicht die Erfindung, in dem oben genannten Erdungsfall die Erdungsstrecke sicher gewährleisten zu können, indem sie vermeidet, dass der Leistungsschalter bei aktivem Erdungsmodul per Hand ausgeschaltet werden kann. Zu diesem Zweck weist die Betätigungseinrichtung eine Verriegelungseinrichtung auf, die in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls eine Betätigung des ersten Bedienelements verhindert.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Verriegelungseinrichtung eine Abdeckvorrichtung auf, die über eine mechanische Übertragungskette derart an das Erdungsmodul gekoppelt ist, dass die Abdeckvorrichtung in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls das erste Bedienelement abdeckt und dadurch einen Zugriff auf das erste Bedienelement verhindert. Beispielsweise weist die mechanische Übertragungskette einen Bowdenzug, einen Hebelmechanismus und/oder ein Gestänge auf.
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Mit anderen Worten wird über die mechanischen Teile, die im Erdungsmodul die Schaltstellung beeinflussen beziehungsweise von der Schaltstellung abhängig sind, über die mechanische Übertragungskette die Abdeckvorrichtung angetrieben, die das erste Bedienelement der manuellen Leistungsschalter-AUS-Betätigung je nach Erderstellung abdeckt oder den Zugriff auf dieses ermöglicht. Das erste Bedienelement ist dabei beispielsweise ein Betätigungselement, das als ein Handgriff ausgebildet ist. Das Erdungsmodul ist beispielsweise ein Trenner-Erder-Baustein.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Verriegelungseinrichtung einen Blockiermechanismus auf, der mechanisch derart an das Erdungsmodul gekoppelt ist, dass er in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls die erste kinematische Kette blockiert. Beispielsweise umfasst der Blockiermechanismus ein mit der ersten kinematischen Kette verbundenes oder in die erste kinematische Kette integriertes Anschlagelement und ein bewegbares Blockierelement, das derart an das Erdungsmodul gekoppelt ist, dass es in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls eine Bewegung des Anschlagelements blockiert.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Verriegelungseinrichtung einen Unterbrechungsmechanismus auf, der mechanisch derart an das Erdungsmodul gekoppelt ist, dass er in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls die erste kinematische Kette unterbricht.
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Beispielsweise wird der Blockiermechanismus oder der Unterbrechungsmechanismus zur Blockierung oder Trennung der manuellen Betätigungs- bzw. Übertragungkette über die mechanischen Teile, die im Erdungsmodul, das beispielsweise wiederum ein Trenner-Erder-Baustein ist, die Schaltstellung beeinflussen beziehungsweise von der Schaltstellung abhängig sind, über eine mechanische Übertragungskette (z.B. Bowdenzug, Hebelmechanismus, Gestänge, etc.) gesteuert. Dieser Mechanismus kann dabei so ausgeführt sein, dass die Übertragungskette der manuellen Leistungsschalter-Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von der Erderstellung blockiert oder unterbrochen wird. Wenn sich die Erderstellung ändert, wird damit auch die Übertragungskette der manuellen Leistungsschalter-Schaltvorrichtung wieder entriegelt beziehungsweise verbunden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Verriegelungseinrichtung eine Abdeckung des ersten Bedienelements auf, die unter Verwendung eines Schlüssels entfernbar ist, wobei der Schlüssel in einem Schloss angeordnet ist, das in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls verriegelt ist, so dass der Schlüssel dem Schloss nicht entnehmbar ist. Somit lässt sich in Abhängigkeit der Erderstellung der Schlüssel, mit dem sich dann die Abdeckung der manuellen Leistungsschalter-AUS-Betätigung entfernen lässt, nur bei nicht aktivem Erder aus dem Schloss entnehmen. Als andere Variante ließe sich auch ein Schlüssel nur bei aktivem Erder abziehen, mit dem sich dann die Abdeckung der manuellen Leistungsschalter-AUS-Betätigung abschließen lässt und die manuelle Ausschaltbetätigung somit blockiert wäre.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Betätigungseinrichtung ein manuell betätigbares zweites Bedienelement, das über eine zweite kinematische Kette mechanisch mit einer Einschaltmechanik zum Einschalten des Leistungsschalters verbunden ist und durch dessen Betätigung die Einschaltmechanik aktivierbar ist, wobei das zweite Bedienelement außerhalb des Gehäuses des Leistungsschalters angeordnet ist.
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Auch das manuelle Einschalten des Leistungsschalters mittels des zweiten Bedienelements über die zweite kinematische Kette kann durch eine Verriegelungseinrichtung gesichert sein, die analog zu einer der oben genannten Verriegelungseinrichtungen ausgebildet sein kann.
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Eine erfindungsgemäße Schaltanlage umfasst
- - einen Leistungsschalter,
- - ein mit dem Leistungsschalter gekoppeltes Erdungsmodul, das in einer ersten Schaltstellung einen Strompfad des Leistungsschalters erdet und in einer zweiten Schaltstellung den Strompfad nicht erdet, und
- - eine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildete Betätigungseinrichtung zum manuellen Schalten des Leistungsschalters.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung mit einem verriegelten Bedienelement zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters in einer ersten Schaltstellung eines Erdungsmoduls,
- 2 die in 1 gezeigte Betätigungseinrichtung mit noch verriegeltem Bedienelement in einer zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls,
- 3 die in 1 gezeigte Betätigungseinrichtung mit entriegeltem Bedienelement in der zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls,
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung mit einem verriegelten Bedienelement zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters in einer ersten Schaltstellung eines Erdungsmoduls,
- 5 die in 4 gezeigte Betätigungseinrichtung mit entriegelten Bedienelement in einer zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls,
- 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters in einer ersten Schaltstellung eines Erdungsmoduls,
- 7 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung mit einem entriegelten Bedienelement zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters in einer zweiten Schaltstellung eines Erdungsmoduls,
- 8 die in 7 gezeigte Betätigungseinrichtung mit verriegeltem Bedienelement in einer ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls,
- 9 die in 7 gezeigte Betätigungseinrichtung bei einem Betätigen des Bedienelements,
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Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung 1 zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters 3, der mit einem Erdungsmodul 5 gekoppelt ist. Der Leistungsschalter 3 und das Erdungsmodul 5 sind Komponenten einer Schaltanlage 7 und hier nur schematisch dargestellt, da ihre Ausbildung für die Betätigungseinrichtung 1 unerheblich ist.
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Das Erdungsmodul 5 erdet in einer ersten Schaltstellung einen Strompfad des Leistungsschalters 3. In einer zweiten Schaltstellung erdet das Erdungsmodul 5 den Strompfad nicht.
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Die Betätigungseinrichtung 1 umfasst ein manuell betätigbares Bedienelement 9, das über eine kinematische Kette 11 mechanisch mit einer Ausschaltmechanik 13 zum Ausschalten des Leistungsschalters 3 verbunden ist und durch dessen Betätigung die Ausschaltmechanik 13 aktivierbar ist. Das Bedienelement 9 ist beispielsweise als ein Handgriff ausgebildet. Die kinematische Kette 11 weist beispielsweise einen Bowdenzug, einen Hebelmechanismus und/oder ein Gestänge auf. Das Bedienelement 9 ist außerhalb eines Gehäuses des Leistungsschalters 3 angeordnet, beispielsweise an einer Außenseite der Schaltanlage 7, die einem Bediengang zugewandt ist.
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Ferner weist die Betätigungseinrichtung 1 eine Verriegelungseinrichtung 15 auf, die in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 eine Betätigung des Bedienelements 9 verhindert. In dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung 1 weist die Verriegelungseinrichtung 15 eine klappenartig ausgebildete Abdeckung 17 des Bedienelements 9 auf, die unter Verwendung eines Schlüssels 19 entfernbar ist. Der Schlüssel 19 ist in einem ersten Schloss 21 angeordnet, das in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 verriegelt ist, so dass der Schlüssel 19 dem ersten Schloss 21 nicht entnehmbar ist. Das erste Schloss 21 wird in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 durch ein Erderstellelement 23 verriegelt, das an einem Führungselement 25 geführt ist.
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1 (1) zeigt die Betätigungseinrichtung 1 mit durch die Abdeckung 17 verriegeltem Bedienelement 9 in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5.
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In der zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 gibt das Erderstellelement 23 das erste Schloss 21 frei, so dass der Schlüssel 19 dem ersten Schloss 21 entnommen werden kann.
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2 (2) zeigt die Betätigungseinrichtung 11 mit noch verriegeltem Bedienelement 9 in der zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5.
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Mit dem Schlüssel 19 kann in der zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 über ein zweites Schloss 27 die Abdeckung 17 geöffnet werden, so dass das Bedienelement 9 entriegelt wird.
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3 (3) zeigt die Betätigungseinrichtung 11 mit entriegeltem Bedienelement 9 in der zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5.
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Die 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung 1 zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters 3, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Erdungsmodul 5 gekoppelt ist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur dadurch, dass es statt einer mit einem Schlüssel 19 verriegelbaren Abdeckung 17 eine Abdeckvorrichtung 18 aufweist, die direkt an das Erderstellelement 23 gekoppelt ist, so dass die Abdeckvorrichtung 18 zusammen mit dem Erderstellelement 23 linear bewegt wird.
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4 (4) zeigt die Betätigungseinrichtung 1 in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5, in der die Abdeckvorrichtung 18 den Zugriff auf das Bedienelement 9 verhindert.
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5 (5) zeigt die Betätigungseinrichtung 1 in der zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5, in der die Abdeckvorrichtung 18 den Zugriff auf das Bedienelement 9 freigibt.
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6 (6) zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung 1 zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters 3, der wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Erdungsmodul 5 gekoppelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die kinematische Kette 11, die das Bedienelement 9 mit der Ausschaltmechanik 13 des Leistungsschalters 3 verbindet, zwei aneinander koppelbare Abschnitte 11.1, 11.2 auf.
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Zwei Endbereiche 11.3, 11.4 dieser Abschnitte 11.1, 11.2 sind in der zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 durch eine stangenartiges Koppelelement 29, das durch Öffnungen in den beiden Endbereichen 11.3, 11.4 geführt ist, aneinander gekoppelt.
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In der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 wird das Koppelelement 29 aus der Öffnung wenigstens eines Endbereichs 11.3, 11.4 herausgezogen, so dass die Abschnitte 11.1, 11.2 entkoppelt sind und die kinematische Kette 11 unterbrochen ist.
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Das Koppelelement 29 ist über ein Gelenk 31 mit einer Pleuelstange 33 verbunden, die drehbar an einem drehbar gelagerten Erderstellelement 23 gelagert ist. Das Erderstellelement 23 wird bei einer Änderung der Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung gedreht, beispielsweise um etwa 70 Grad. Durch die Pleuelstange 33 wird die Drehung des Erderstellelements 23 in eine lineare Bewegung des Koppelelements 29 umgesetzt, durch die die beiden Abschnitte 11.1, 11.2 der kinematische Kette 11 entkoppelt werden. Das Erderstellelement 23, das Koppelelement 29, das Gelenk 31 und die Pleuelstange 33 realisieren in diesem Ausführungsbeispiel also einen Unterbrechungsmechanismus, der mechanisch an das Erdungsmodul 5 gekoppelt ist, so dass er in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 die kinematische Kette 11 unterbricht.
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Die 7 bis 9 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung 1 zum manuellen Schalten eines Leistungsschalters 3, der mit einem Erdungsmodul 5 gekoppelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Verriegelungseinrichtung 15 einen Blockiermechanismus auf, der mechanisch derart an das Erdungsmodul 5 gekoppelt ist, dass er in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 die kinematische Kette 11 blockiert. Der Blockiermechanismus umfasst ein mit der kinematischen Kette 11 verbundenes Anschlagelement 35 und ein mit dem Erderstellelement 23 verbundenes Blockierelement 37.
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7 (7) zeigt die Betätigungseinrichtung 1 in der zweiten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5. In dieser Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 ist das Erderstellelement 23 von dem Anschlagelement 35 soweit beabstandet, dass das Blockierelement 37 die Bewegung des Anschlagelements 35 nicht behindert.
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8 (8) zeigt die Betätigungseinrichtung 1 in der ersten Schaltstellung des Erdungsmoduls 5. In dieser Schaltstellung des Erdungsmoduls 5 blockiert das Blockierelement 37 die Bewegung des Anschlagelements 35.
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9 (9) zeigt, dass das Blockierelement 37 von dem Anschlagelement 35 wegklappbar ist. Dadurch wird verhindert, dass es beispielsweise zu einer Beschädigung des Anschlagelements 35 und/oder des Blockierelements 37 durch eine Kollision dieser Elemente kommt, wenn das Bedienelement 9 länger betätigt bleibt, während die Erderfunktion deaktiviert wird. Das Blockierelement 37 ist federnd ausgeführt, um eine Rückstellung des Blockierelements 37 zu ermöglichen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
