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Rohrförmig gekapselter Schubtrennschalter für Hochspannung Es ist
bekannt, Schaltanlagen so aufzubauen, daß die Stromleiter, die Sammelschienen usw.
nach Phasen getrennt koaxial in rohrförmigen Behältern untergebracht sind, die in
entsprechender Zahl und Form aneinandergereiht werden. Bei dieser Bauform sind die
Stromleiter vor Verschmutzung, die die Isolierfestigkeit beeinträchtigen könnte,
geschützt und es sind Störungen des Rundfunk- und Fernsehempfangs durch etwa einsetzende
Glimmentladungen verhindert. Zur Isolation zwischen dem Stromleiter und dem Behälter
können verschiedene Isoliermittel angewendet werden, z. B. Luft unter Atmosphärendruck
bzw. Luft oder ein anderes Isoliergas unter erhöhtem Druck, schließlich auch ein
festes Isoliermaterial, z. B. Gießharz.
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In neuerer Zeit ist man dazu übergegangen, die Isolierung in der Weise
aufzubauen, daß sowohl der Stromleiter als auch die Behälterinnenwand mit einem
Isolierüberzug versehen ist, der verhältnismäßig dünn ist und nicht für die volle
Höhe der Spannung gegen Erde ausreicht. Erst die Reihenschaltung der beiden Isolierschichten
in Verbindung mit einer dazwischenliegenden, mehrfach größeren Luftschicht ergibt
die volle Isolierfestigkeit. Diese Art der Isolierung hat verschiedene Vorteile,
wie an anderen Stellen ausführlich erläutert ist. Auf diese Weise ist eine Verringerung
des Behälterdurchmessers möglich.
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Im Zuge solcher Stromleiter sind aber zwangläufig auch Trennschalter
vorhanden, die stets als Schubtrennschalter ausgebildet werden. Diese Trennschalter
haben unvermeidbar blanke Kontaktstellen, so daß dadurch den Bestrebungen, den Behälterdurchmesser
möglichst zu verringern, entgegengewirkt wird.
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Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Schubtrennschalter mit
einer rohrförmigen Kapselung für jede Phase, bei der die konzentrisch angeordneten
Stromleiter und die Behälterinnenwand mit einem Isolierüberzug versehen sind und
der Zwischenraum durch ein gasförmiges Isoliermittel ausgefüllt ist. Erfindungsgemäß
ist die Anordnung so getroffen, daß ein rohrförmiges Trennmesser innere Kontaktflächen
besitzt und außen mit einem auch die Stirnseiten überlappenden Isolierüberzug versehen
ist und daß ein in einen festen Gegenkontakt übergehender Phasenleiter einen gleichartigen
Isolierüberzug trägt, wobei die notwendigen Kontaktflächen durch eine durch das
Trennmesser selbst axial verschiebbare Isolierung abgedeckt sind. Auf diese Weise
gelingt es nicht nur, den erstrebenswerten kleinen Behälterdurchmesser bzw. die
Phasenbestände im Verlauf eines Leitungszuges auch dort beizubehalten, wo ein Trennschalter
angeordnet ist, sondern auch die Baulänge der Schalter klein zu halten, wodurch
die Einbaumaße für eine ganze Schaltanlage günstig beeinflußt werden.
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Zwar sind Schubtrennschalter in verschiedenartiger Bauform bereits
bekannt. In dem einen Fall hat das Trennmesser die Form eines Rohres, das den einen
zylindrischen Festkontakt umhüllt und bei der Schaltbewegung auf ihm gleitet, bis
der Gegenkontakt erreicht ist. Das ortsfeste und das bewegliche Kontaktstück liegen
dort zwar auch innerhalb von sie überragenden Isolierstoffabschirmungen, die jedoch
gleichzeitig als tragende, mit geerdeten Schalterteilen unmittelbar in Verbindung
stehende Bauteile ausgebildet sind. Eine stirnseitige Isolierabschirmung der Kontaktstücke
zur Verkürzung der Trennstrecke ist dort außerdem nicht vorgesehen. In einem anderen
Fall hat das Trennmesser ebenfalls die Form eines Rohres und verschiebt beim Schalten
eine unter Federwirkung stehende Festkontakt-Isolierabschirmung, das Kontaktende
des dortigen Hilfskontaktes für Schnellabschaltung ist aber kugelförmig gestaltet
und greift in einen Tulpenkontakt ein. Die Isolierteile können dort nicht der elektrostatischen
Abschirmung rohrförmig gekapselter Schubtrennschalter dienen, sondern nur der Lichtbogenlöschung,
wie das Fehlen einer Isolierung des Trennmessers am Außenmantel und an den Stirnseiten
der Hilfskontaktstelle zeigt. Bei der Erfindung geht es aber darum, eine Bauform
zu finden, die eine kleine, aber ausreichende Trennstrecke gewährleistet und außerdem
sicherstellt, daß der Behälterdurchmesser der Kapselung nicht vergrößert zu werden
braucht. In Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Die Fig. 1 zeigt eine rohrförmige Kapselung 1, die auf nicht dargestellten
geerdeten Stützen ruht, also als
geerdet zu betrachten ist, selbst
wenn sie nicht aus Metall bestehen sollte. In den meisten Fällen wird man jedoch
die Kapselung schon im Hinblick auf die Verletzlichkeit und Witterungsbeständigkeit
aus Metall herstellen. An der Innenwand der Kapselung 1 ist ein Isolierüberzug 2
angebracht. Im Innern der Kapselung befinden sich scheibenförmige Stützkörper 3
aus Isoliermaterial. Sie fixieren die Lage eines Rohrleiters 4, der z. B. eine Sammelschiene
sein kann. An seiner Oberfläche ist der Rohrleiter 4 mit einem Isolierüberzug 5
versehen. Im Raum zwischen den Isolierüberzügen 2 und 5 befindet sich beispielsweise
Luft oder ein Isoliergas: Der Rohrleiter 4 gabelt sich an seinem linken Ende in
ein äußeres Stück 4', das an seiner Außenseite auf seiner ganzen Länge mit dem schon
erwähnten Isolierüberzug 5 umhüllt ist. Diese Isolierung umfaßt an der Stelle 6
auch das linke Ende des Teiles 4 vollständig. Ferner ist ein inneres Teilstück 4"
des Rohrleiters vorhanden. An dem linken Ende des Teilstücks 4" befindet sich eine
Kontaktstelle 7 für das Trennmesser.
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Im Raum zwischen den Teilstücken. 4' und 4" liegt das rohrförmige
Trennmesser 8: Dieses ist an seiner Außenseite ebenfalls mit einer Isolierung 9
so versehen, daß sie auch das linke Ende des Trennmessers an der Stelle 10 mit umfaßt.
An seiner Innenseite besitzt das rohrförmige Trennmesser 8 in entsprechendem Abstand
Kontaktflächen 11 und 12. Im Innern des Trennmessers befindet sich eine Wand 13;
die sich in der gezeichneten Ausschaltstellung an das Ende des Teilstücks 4" legt.
Links von der Wand 13 befindet sich eine Feder 14. Sie stützt sich gegen eine Kappe
15, mit einem Flansch 16, der sich unter der Einwirkung , der Feder 14 gegen eine
Kante der Kontaktfläche 11 legt. Die Kappe 15 ist an ihrer Außenseite und vor allem
auch an ihrer dem Gegenkontakt zugekehrten Fläche mit einem Isolierüberzug 17 versehen.
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Auf der Gegenseite befindet sich ein Rohrleiter 20, , der sich in
die Teilstücke 20' und 20" gabelt. An der Oberfläche des Rohrleiters 20 ist ein
Isolierüberzug angebracht, der auch das rechte Ende des Teilstücks 20' an der Stelle
22 ganz umfaßt. Das Teilstück 20" ist an der der Kappe 15 zugekehrten Seite ebenfalls
, von einer Isolierung 23 ganz umhüllt. Dort wo diese Isolierung abschließt,
befindet :sich auf dem Teilstück 20" eine Kontaktfläche 24.
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Im Raum zwischen den Teilstücken 20', 20" ist eine Ringelektrode
25 angeordnet, die innen und außen mit einem Isolierüberzug 26 versehen und von
ihm ganz eingehüllt wird: Gegen die Ringelektrode 25 stützt sich eine Feder 27.
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Aus der bisher gegebenen Beschreibung ergibt sich bereits, daß einzelne
Teile des Trennschalters in Achsrichtung verschiebbar sind. Es kann dabei der Fall
eintreten, daß zwischen solchen gegeneinander verschiebbaren Teilen ringförmige
Spalte vorhanden sind. Wenn auch diese Ringspalte verhältnismäßig klein sein mögen,
so lassen sie sich doch konstruktiv kaum vermeiden. Auf alle Fälle ist aber durch
die Isolierüberzüge dafür gesorgt, daß diese Ringspalte elektrostatisch entlastet
sind und keiner Feldbeanspruchung unterliegen: Der Bedienungsvorgang geht so vor
sich, daß durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb, beispielsweise
einen Druckluftantrieb, das Trennmesser 8 nach links bewegt wird. Der Druckluftantrieb
kann sich dabei in dem zylindrischen Raum innerhalb des Teilstücks 4" befinden.
Durch die Wand 13 und die Feder 14 wird die Kappe 15 mitgenommen, so daß sich das
Trennmesser 8 einschließlich der Kappe 15 aus dem Teilstück 4' herausschiebt. Diese
beiden Teile sind aber; wie schon erwähnt, mit einer Isolierung überzogen, so daß
sich auch durch das Heraustreten des Trennmessers an der Isolierfestigkeit gegenüber
der Kapselung 1 nichts ändert. Schließlich trifft im Verlauf dieser Bewegung die
Kappe 15 auf das Teilstück 20" mit seiner Isolierung 23. Hier bleibt die Kappe 15
stehen. Das Trennmesser 8 bewegt sich aber weiter nach links und trifft schließlich
auf die Ringelektrode 25. Unter dem Einfluß der Verstellkraft wird die Ringelektrode
25 entgegen der Wirkung der Feder 27 nach links verschoben. Die Bewegung ist beendet,
wenn die Kontaktfläche 11 an der Innenseite des Trennmessers 8 mit der Kontaktfläche
24 in Berührung steht. Dann berührt die Kontaktfläche 12 an der Innenseite des Trennmessers
die Kontaktfläche 7 an dem- Teilstück 4". Das Trennmesser überbrückt dann die beiden
Kontaktflächen und stellt eine leitende Verbindung zwischen dem Teilstück 20" und
dem Teilstück 4" her. Sowohl in der Einschaltlage als auch in der gezeichneten Ausschaltlage
und in jedem Bewegungszustand ist also eine ausreichende Isolierung des Trennmessers
gegenüber der Kapselung 1 vorhanden.
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In Fig. 2 ist eine ähnliche Ausführungsform dargestellt, bei der jedoch
das Trennmesser einfacher aufgebaut ist. Die Anordnung besteht wieder aus einer
zylindrischen Kapselung 101, die an ihrer Innenseite mit einem Isolierüberzug 102
versehen ist. Scheibenförmige Stützkörper 103 sorgen für die Fixierung der Lage
des Rohrleiters 104 im Innern der Kapselung. An seiner Außenfläche ist der Rohrleiter
104 mit einer Isolierung 105 überzogen. An seinem linken Ende besitzt der Rohrleiter
104 eine Kontaktfläche 106.
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Der linke Gegenkontakt besteht aus einem Rohrleiter 110, der sich
ähnlich wie bei Fig. 1 in die Teilstücke 110' und 110" gabelt. Auf dem Rohrleiter
110 und auf dem Teilstück 110' ist eine 'Isolierung 111 vorhanden, die auch das
rechte Ende an der Stelle 112 vollständig umfaßt. Auch das rechte Ende des Teilstücks
110" ist mit einer Isolierung 113 umhüllt. An dem Teilstück 110" befindet sich eine
Kontaktfläche 114.
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Im Raum zwischen den Teilstücken 110', 110" ist eine Ringelektrode
115 vorhanden, die außen und innen von einer Isolierung 116 eingehüllt ist. Die
Ringelektrode stützt sich gegen eine Feder 117.
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Das Trennmesser 120 ist wieder rohrförmig und an seiner Außenseite
mit einer Isolierung 121' überzogen, die auch das linke und das rechte Ende des
Trennmessers ganz einhüllt. An der Innenseite des Trennmessers befinden sich Kontaktflächen
122; 123. Im Innern des Trennmessers ist wieder eine Wand 124 vorhanden, gegen die
sich eine Feder 125 stützt. Das Trennmesser enthält ferner eine Kappe 126 mit einem
Flansch 127. Die Kappe ist von einer Isolierung 128 eingehüllt.
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Der Trennschalter ist in Fig. 2 in der Einschaltlage gezeichnet. Der
Betätigungsvorgang vollzieht sich ähnlich wie schon bei Fig. 1 erläutert wurde.
Unter dem Einfluß eines Druckluftantriebes bewegt sich im Verlauf der Einschaltbewegung
das Trennmesser von rechts nach links. Dabei trifft zunächst die Kappe 126 auf das
Teilstück 110" und wird von diesem festgehalten. Das Trennmesser 120 bewegt sich
aber noch
weiter nach links unter Zusammendrückung der Feder 125.
Dabei schiebt das Trennmesser die Ringelektrode 115 unter Zusammendrückung der Feder
117 soweit nach links, bis die Kontaktflächen 114 und 122 einerseits bzw. 106 und
123 andererseits zur Deckung kommen. Dann ist die elektrische Verbindung hergestellt.
Auch bei dieser Anordnung ist durch die Isolierüberzüge dafür gesorgt, daß sowohl
in der Einschalt- als auch in der Ausschaltlage und auch im ganzen Verlauf der Bewegung
des Trennmessers eine ausreichende Abschirmung gegenüber der Kapselung 101 vorhanden
ist.
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Die vorstehend beschriebene stirnseitige Isolierung der Trennschalterpole
kann auch bei Schubtrennschaltern für Innenraumschaltanlagen nach der offenen Zellenbauweise
angewandt werden. Auch in diesem Fall wirkt diese Bauform raumsparend.