DE10308573A1

DE10308573A1 - Elektrischer Schalter für Hoch- oder Mittelspannung

Info

Publication number: DE10308573A1
Application number: DE2003108573
Authority: DE
Inventors: Thomas Chyla; Claudia Wiesinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Innerhalb eines Isoliergehäuses (3) ist eine Unterbrechereinheit (4) eines elektrischen Schalters (1) für Hoch- oder Mittelspannung angeordnet. Das Isoliergehäuse (3) ist mittels eines isolierenden Ständers (2) von einem Erdpotential beabstandet gehalten. Die Unterbrechereinheit (4) ist innerhalb des Isoliergehäuses (3) asymmetrisch verschoben angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter für Hoch- oder Mittelspannung mit einem Isoliergehäuse und einer darin angeordneten Unterbrechereinheit.

Ein derartiger elektrischer Schalter ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 737 993 A1 bekannt. Dort ist ein Hybridschalter dargestellt, der u. a. eine Vakuumschaltröhre aufweist, die mit einer anderen Unterbrechereinheit in Reihe geschaltet und mit dieser gemeinsam in einem Isoliergehäuse angeordnet ist. Derartige Isoliergehäuse werden in Freiluftschaltanlagen auf Ständern erhöht aufgestellt, um den notwendigen Abstand vom Erdpotential zu erzielen. Die elektrischen Anschlüsse sind jeweils am oberen und unteren Ende des Schalters angeordnet.

Es sind auch Schalter bekannt, die ausschließlich mit einer einzigen innerhalb eines Isoliergehäuses angeordneten Unterbrechereinheit ausgestattet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Schalter der eingangs genannten Art, der nur eine einzige Unterbrechereinheit aufweist, den Aufwand für eine dielektrisch sichere Lagerung und Halterung der Unterbrechereinheit in dem Isoliergehäuse zu verringern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Unterbrechereinheit, die zwei in Axialrichtung relativ zueinander bewegliche Kontaktstücke aufweist, und die Unterbrechereinheit mit ihrer Axialrichtung vertikal ausgerichtet ist und in Bezug auf die Axialrichtung aus der Mitte des Isoliergehäuses um einen Asymmetriebetrag verschoben ist, der größer ist als die Summe von entsprechenden Fertigungs- und Montagetoleranzen.

Die Unterbrechereinheit ist im Normalfall vom Erdpotential weg nach oben aus der Mitte des Isoliergehäuses verschoben. Durch diese Verschiebung wird der Einfluss des Erdpotentials, der eine asymmetrische Feldverteilung in dem Isoliergehäuse bewirkt, kompensiert, so dass die dielektrische Belastung am unteren und oberen Ende der Unterbrechereinheit gegenüber den Wänden des Isoliergehäuses vergleichmäßigt wird. Durch diese Maßnahme kann entweder die Qualität des Isoliergases, falls ein solches in dem Isoliergehäuse vorgesehen ist, verringert werden oder der Abstand der Unterbrechereinheit von den Innenwänden des Isoliergehäuses kann verringert werden. Dadurch verringern sich die Kosten für das Isoliergehäuse, welches typischerweise aus Porzellan oder einem Verbundwerkstoff besteht. Da die Kosten für das Isoliergehäuse einen wesentlichen Anteil an den Kosten des gesamten Schalters ausmachen, macht sich dies erheblich in den Gesamtkosten bemerkbar.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 2 % der Länge des Isoliergehäuses beträgt.

Es kann auch vorteilhaft sein, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 4 % der Länge des Isoliergehäuses beträgt.

Weiter kann vorgesehen sein, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 6 % der Länge des Isoliergehäuses beträgt.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 8 % der Länge des Isoliergehäuses beträgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 10 % der Länge des Isoliergehäuses beträgt.

Der genaue Betrag der Asymmetrie hängt von der Höhe des Ständers ab, auf dem der Schalter aufgestellt ist sowie von der Form des Isoliergehäuses und der Unterbrechereinheit und der eingesetzten Materialien. Eine günstige Feldverteilung ist bei einer Festlegung des Asymmetriebetrages innerhalb eines Bereiches von 3-8 %, insbesondere 4-6 % der Länge des Isoliergehäuses gegeben.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Unterbrechereinheit als Vakuumschaltröhre ausgebildet ist.

Da Vakuumschaltröhren als Unterbrechereinheiten vorgefertigt in einen Schalter lediglich eingesetzt werden, kann beispielsweise auf eine Füllung des Isoliergehäuses mit einem speziellen Isoliergas möglicherweise völlig verzichtet werden oder es kann kostengünstiger Stickstoff eingesetzt werden.

Es kann auch vorgesehen sein, dass das Isoliergehäuse mit einem Isoliergas insbesondere Stickstoff oder Schwefelhexafluorid gefüllt ist.

In diesem Fall kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Baugröße des Isoliergehäuses verringert werden, ohne dass die Gefahr von Überschlägen erhöht wird.

Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, dass die Unterbrechereinheit an ihrem oberen und unteren Ende in einer elektrisch leitenden Abschirmarmatur gefasst ist.

Durch die Abschirmarmaturen ergibt sich grundsätzlich eine Verringerung der dielektrischen Belastung innerhalb der Unterbrechereinheit und eine Symmetrierung der dielektrischen Verhältnisse zwischen der Unterbrechereinheit und dem Isoliergehäuse.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
Die Figur zeigt schematisch in einem Längsschnitt den Aufbau eines Hochspannungsschalters 1, der auf einem isolierenden Ständer 2 aufgestellt ist. Der Hochspannungs-Leistungsschalter 1 weist ein Isoliergehäuse 3 auf. Das Isoliergehäuse 3 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet. Das Isoliergehäuse 3 ist beispielsweise aus Porzellan oder einem Kunststoffverbund gefertigt. Im Innern des Isoliergehäuses 3 ist eine Unterbrechereinheit 4 angeordnet. Die Unterbrechereinheit 4 ist als Vakuumschaltröhre ausgestaltet. Die Vakuumschaltröhre weist zwei relativ zueinander bewegliche Kontaktstücke 5a,b auf. Die Kontaktstücke 5a,b sind axial gegenüberliegend angeordnet. Die Vakuumschaltröhre 4 weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper auf, welcher endseitig von einer ersten und einer zweiten Armatur 7, 8 gehalten ist. Die erste Armatur 7 und die zweite Armatur 8 sind an dem Isoliergehäuse 3 befestigt. Die Armaturen 7, 8 sind dabei derart bemessen, dass die Unterbrechereinheit 4 bezüglich der Axialrichtung asymmetrisch verschoben ist. An den der Vakuumschaltröhre zugewandten Enden der Armaturen 7, 8 sind Abschirmarmaturen 9, 10 angeordnet. Die Abschirmarmaturen 9, 10 umgeben die Vakuumschaltröhre endseitig und steuern die Verteilung des elektrischen Feldes. Der Betrag um welchen die Unterbrechereinheit 4 asymmetrisch verschoben ist, liegt in einem Bereich von ca. 2 bis 6 % der Länge des Isoliergehäuses 3. Der Betrag der asymmetrischen Verschiebung ist innerhalb dieses Bereiches in Abhängigkeit der Länge des Isoliergehäuses 3 sowie der Höhe des isolierenden Ständers 2 variabel.

Claims

Elektrischer Schalter (1) für Hoch- oder Mittelspannung mit einem Isoliergehäuse (3) und einer einzigen darin mit Abstand zu deren Innenwänden angeordneten Unterbrechereinheit (4), wobei – die Unterbrechereinheit (4) zwei in einer Axialrichtung relativ zueinander bewegliche Kontaktstücke (5a,b) aufweist, – die Unterbrechereinheit (4) mit der Axialrichtung vertikal ausgerichtet ist, – die Unterbrechereinheit (4) in Bezug auf die Axialrichtung aus der Mitte des Isoliergehäuses (3) um einen Asymmetriebetrag verschoben ist, der größer ist als die Summe der entsprechenden Fertigungs- und Montagetoleranzen.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 2 % der Länge des Isoliergehäuses (3) beträgt.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 4 % der Länge des Isoliergehäuses (3) beträgt.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 6 % der Länge des Isoliergehäuses (3) beträgt.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 8 % der Länge des Isoliergehäuses (3) beträgt.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Asymmetriebetrag wenigstens 10 % der Länge des Isoliergehäuses (3) beträgt.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechereinheit (4) als Vakuumschaltröhre ausgebildet ist.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliergehäuse (3) mit einem Isoliergas insbesondere Stickstoff oder Schwefelhexafluorid gefüllt ist.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechereinheit (4) an ihrem oberen und unteren Ende in einer elektrisch leitenden Abschirmarmatur gefasst ist.