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Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdungs-und Kurzschließvorrichtung
für elektrische Schaltanlagen mit in einer Ebene liegenden, an Stromschienen oder
an Anschlußstellen der Schaltgeräte befestigten Einschlagkontakten, die mittels
eines schwenkbaren Schaltmessers untereinander und mit Erdpotential verbindbar sind.
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In elektrischen Schaltanlagen, insbesondere in Hochspannungsschaltanlagen,
können die auszuführenden Arbeiten nur im freigeschalteten Zustand der einzelnen
Zelle oder des einzelnen Abschnittes vorgenommen werden; darüber hinaus sind Maßnahmen
zu treffen, daß dieser Abschnitt kurzgeschlossen und geerdet wird.
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Dieses ist erforderlich, um das Personal vor Unfällen zu schützen.
Eine der wichtigsten Voraussetzungen ist neben der Vermeidung der Wiedereinschaltung,
die Erdung der abgeschalteten, sonst spannungsführenden Teile. Die durchzuführenden
Arbeiten liegen insbesondere im Bereich der Sammelschienen und der den Sammelschienen
und dem Kabelabgang zugeordneten Schienenstücke und Anschlüsse.
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Es sind verschiedene Erdungsvorrichtungen bekannt, die zum Schutz
derartiger Anlagen dienen. Eine der Bekanntesten, ist die Herstellung der Kurzschluß-
und Erdung sverbindung mittels elektrisch leitender Seile, die die Leiter oder Sammelschienen
miteinander verbinden, indem diese Seile an die Schienen mittels Klammern oder besonders
dafür vorgesehenen Anschlußstücke angeschraubt sind. Die Seilverbindung läßt sich
nur für Anlagen bis zu einem bestimmten Kurzschlußstrom anwenden, da sonst die Seilquerschnitte
zu groß und diese Einrichtungen auch wegen ihres Gewichtes zu unhandlich werden.
Für größere Kurzschlußströme werden Erdungsvorrichtungen verwendet, die aus einer
Kurzschlußschiene bestehen, die mit Druckschrauben oder Klammern auf die Leitungsschienen
geschraubt werden. Die bekannten Erdungsvorrichtungen werden mit einer Isolierstange
bewegt, eingesetzt und festgeschraubt. Die Handhabung der ziemlich schweren Einrichtung
ist daher nicht immer einfach (deutsche Gebrauchsmuster 1863 253,
1965 266; deutsche Auslegeschrift 1165 704).
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Die Schienen müssen ausreichend große blanke Kontaktstellen haben
und bei Verwendung von Druckschrauben besteht die Gefahr der Verbiegung der Leiterschienen.
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Ferner ist eine Erdungs- und Kurzschließvorrichtung für isolierstoffgekapselte
Schaltanlagen bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1922 592), bei der eine
Kurzschlußbrücke mit Steckkontakten in entspre-, chende ortsfeste Gegenkontakte
der einzelnen Schaltfelder einsetzbar ist. Diese Vorrichtung besitzt zwar nicht
die mit Klammern oder Druckschrauben verbundene umständlichere Handhabung, sie ist
aber noch zu aufwendig.
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Bei einem weiteren bekannten ausfahrbaren, für mehrere Zellen verwendbaren
Erdungswagen (ETZ-A, Heft 6, 1962, S. 176, Bild 5 und S. 177, linke Spalte, letzter
Absatz) wird eine Erdungs- und Kurzschlußschiene durch Kurbelbetätigung wie ein
Erdungsschalter eingeschaltet und verklinkt. Sind auch in anderen Zellen Erdungen
durchzuführen, so wird der Wagen aus der ersten Zelle geholt - während die Schiene
in der Zelle verbleibt -, sodann mit einer weiteren Schiene ausgerüstet und in die
nächste zu erdende Zelle gefahren. Diese Vorrichtung gibt zwar große Sicherheit
für das Bedienungspersonal, ist aber sehr aufwendig und erfordert Einfahrkontakte.
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Neben diesen transportablen Kurzschluß- und Erdungseinrichtungen sind
auch fest eingebaute Erdungsvorrichtungen bekannt, die als »Erdungstrennschalter«
oder »Kurzschließer« bezeichnet werden. Sie bestehen häufig aus einem Schaltmesser
je Phase; bei Drehstrom sind also 3 Schaltmesser vorgesehen, die in geeigneter Weise
meist mit einer gemeinsamen, geerdeten Antriebswelle verbunden sind, die sich ihrerseits
auch mit anderen Schaltgeräten verriegeln läßt (AEG-Liste »Hochspannungs-Trenner«,
Z 22/FK 55 512 v. Okt. 1960, S. 8, Bild 15 und S. 17).
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Das schwenkbare Schaltmesser der eingangs aufgeführten, bekannten
Erdungsvorrichtung (französische Patentschrift 1459 053, F i g. 1, 2) schlägt bei
Betätigung in Gegenkontakte ein, die mit den Anschlußstellen eines Gerätes oder
den Schienen verschraubt sind. Dabei bewegt sich das als Brücke ausgebildete Schaltmesser
in einer Ebene, in der die Schienen liegen (französische Patentschrift 1459 053,
F i g. 6, 7) bzw. auch senkrecht dazu (französische Patentschrift 1095 046). Solche
Vorrichtungen sind zwar für den Bedienenden sicher, weil ein Gestängeantrieb vorgesehen
ist. Für jede Erdungsstelle ist hierbei aber ein fest eingebauter kompletter Erdungstrennschalter
erforderlich, was einen erheblichen Aufwand bedeudet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erdungs- und Kurzschließvorrichtung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei geringem Aufwand in der Herstellung
und unter Beibehaltung der Sicherheit des Bedienungspersonals auf einfache Art und
Weise unter Vermeidung von Schraubklenunen die Verbindung der einzelnen Phasen untereinander
und mit Erde herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung
aus jeweils einem an den Erdungsstellen in einem Winkel zur Verbindungslinie zusammengehörender
Einschlagkontakte ortsfest angeordneten Führungsrohr und einem in sämtliche in der
Schaltanlage befindlichen Führungsrohre passenden, transportablen Schaltmesser besteht,
das bereits außerhalb des Spannungs-Schutzbereiches in das Führungsrohr axial einschiebbar
und aus ihm herausziehbar ist, daß das Schaltmesser nur im vollkommen eingeschobenen
Zustand in einer Lagerstelle des von der Einstecköffnung abgelegenen Teils des Führungsrohres
schwenkbar ist, bei der Einschaltbewegung aus einem Längsschlitz des Führungsrohres
heraustritt und nach dem Herausschwenken gegen axiales Herausziehen aus diesem gesichert
ist.
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Die Teile, die für diese Erdungsvorrichtung benutzt werden, sind bei
Trennschaltern üblich, so daß keine speziellen Ausführungen notwendig sind. Die
erforderlichen Kontaktstücke an den einzelnen Phasen werden entweder auf die Anschlußstellen
der Schaltgeräte oder auf die dazwischenliegenden Leitungsschienen geschraubt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. In der Figur ist eine komplette Erdungs-und
Kurzschließvorrichtung dargestellt, deren Gegenkontakte an den Anschlüssen, z. B.
eines Leistungsschalters mit abgehenden Flachschienen, zusätzlich aufgeschraubt
sind.
Die Erdungsvorrichtung selbst besteht aus einem Führungsrohr
1, in dessen Wandung ein zum einen Ende durchgehender Längsschlitz vorgesehen ist.
Das Führungsrohr 1 ist z. B. an der Wand einer Zelle befestigt und geerdet. Dieses
in entsprechender Länge ausgebildete Führungsrohr gestattet das Einführen eines
transportablen Schaltmessers 1 a von dem außerhalb des Spannungs-Schutzbereichs
gelegenen Ende mittels einer dazu ausgebildeten Isolierstange oder bei geeigneter
Anordnung auch von Hand, z. B. wenn die Umgebung des Führungsrohres durch eine geerdete
Blechtür abgedeckt ist. Das Schaltmesser 1 a besteht aus zwei durch Abstandhalter
5 distanzierten U-Profilen 3 und 4, die mittels Federn gegeneinander ausgedrückt
werden. Der Federdruck ist so bemessen, daß ein ausreichender Kontaktdruck beim
Aufsetzen auf die Gegenkontakte 10 erreicht wird. Dieses Schaltmesser entspricht
in seiner Ausführungsform etwa den Trennmessern heutiger Trennschalter für höhere
Kurzschlußströme. Das Schaltmesser 1 a wird im gezeichneten Beispiel vom rechten
Ende her in das Führungsrohr l eingesetzt. An dem einen Ende des Schaltmessers ist
durch beide U-Profile 3, 4 führender mit flachen Ansätzen 16 versehener
Bolzen 6 so eingesetzt, daß er als Achse für das Schaltmesser wirkt, ohne die Kontaktdruckbewegung
der beiden U-Profile 3, 4 zu behindern.
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Er dient auch als Anschlag für die Begrenzung der Einschubbewegung.
Seine flachen Enden 16 gleiten in seitlichen Schlitzen 7, die in Bohrungen 17 enden.
Die Breite der Schlitze ist so ausgeführt, daß sich das Schaltmesser nur in der
Endstellung wegen der Bohrung 17 in Richtung der Gegenkontakte 10 ausschwenken und
'sich nach dem Herausschwenken nicht mehr- axial aus der Bohrung 17 herausziehen
läßt. In den an den Längsschlitz in Führungsrohr 1
grenzenden Abkantungen
sind Aussparungen 2 und 12 angebracht, die die entsprechend geformten Enden von
federnd gehaltenen Gegenstücken 14, 15 nur durchlassen, wenn das Schaltmesser 1
a bis zur Bohrung 17 eingeschoben ist. Noch ehe sich das Schaltmesser dem Kontakt
10 der Phase T auf Schlagweite genähert hat, greift ein geerdeter Gleitkontakt 13
in das Schaltmesser ein. Der Bolzen 6 bewirkt gleichzeitig, daß das Schaltmesser
im Führungsrohr 1 festgehalten wird. Am Kontakt 10 der Phase R kann
eine Nase angebracht werden, in die eine an dem ihr gegenüberliegenden Ende des
Schaltmessers 1 a befestigte federnde Klinke einrastet und das Schaltmesser auch
am anderen Ende hält, um bei hohen Kurzschlußströmen ein Öffnen der Kurzschlußbrücke
durch die dynamischen Kräfte der Stromschleife zu verhindern, wie im Prinzip bekannt
(USA.-Patentschrift 3 024 328). Das Führungsrohr 1 besitzt - wie bereits ausgeführt
- für jedes ; Gegenstück 14, 15 beiderseits Aussparungen 2, 12; die
Zahl der Gegenstücke ist von der Länge des Schaltmessers 1 a und von dem erforderlichen
Kontaktdruck abhängig. In der Regel wird ein Gegenstück zu jedem Gegenkontakt 10
vorgesehen, doch ist auch die Hälfte oder die doppelte Anzahl möglich. Das Schienensystem
stellt in diesem Beispiel eine Verbindung zwischen Leistungsschalter und Trennschalter
dar. Die Schienenstücke 8 sind als Anschlüsse für den Leistungsschalter vorgesehen,
mit i denen die Schienenstücke 9 auf übliche Art verschraubt sind. Am anderen Ende
der Schienenstücke 9 ist beispielsweise an den mit R, S, T bezeichneten Stellen
der Trennschalter angeschlossen. An den Verbindungsstellen der einzelnen Schienenstücke
8 und 9, die ohnehin miteinander verschraubt werden, werden nun entsprechend geformte
z. B. winklig ausgebildete Gegenkontakte 10 aus Flachkupfer od. dgl. zusätzlich
aufgeschraubt. Somit sind keine besonderen Bohrungen erforderlich, da die bereits
vorhandenen hierfür mitbenutzt werden können. Diese Winkelstücke bilden die Gegenkontakte
10 für das Schaltmesser 1 a. Sie sind dementsprechend räumlich, dem Führungsrohr
1 und dem Schaltmesser so zugeordnet, daß bei einer Schwenkbewegung des Schaltmessers
dieses über die Gegenkontakte 10 gedrückt wird und leicht auseinander federnd diese
fest umschließt. Damit ist eine gute und ausreichende Erdverbindung zwischen dem
Sammelschienensystem und dem Erder zustande gekommen. Das Führungsrohr 1 wird normalerweise
waagerecht an die Zellenzwischenwand so angeschraubt, daß seine Achse zu der Ebene
der Schienen 9 einem rechten Winkel bildet.
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Die erwähnte, nicht näher dargestellte Verklinkung, die das Schaltmesser
in der Einschaltstellung festhält, wird beim Herausnehmen des Schaltmessers durch
Ziehen mit der Isolierstange gelöst und erst- dann kann das Schaltmesser wieder
in das Führungsrohr hineingeschwenkt werden.
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Eine ähnliche Einrichtung für geringere Kurzschlußströme läßt sich
auch mit einem einteiligen Schaltmesser herstellen, wenn man federnde gabelförmige
Gegenkontakte verwendet, wie sie z. B. für Niederspannungssicherungen üblich und
auch bei einer Erdungsvorrichtung bereits bekannt (französische Patentschrift
1095 046) sind. Schließlich läßt sich an dem Schaltmesser 1 a eine auffällige
Kennzeichnung 18 zur Anzeige des geerdeten Zustandes durch Text und Farbe so anbringen,
daß die Kennzeichnung nur sichtbar ist, wenn das Schaltmesser aus dem Führungsrohr
1 ausgeschwenkt ist.
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Diese aus verhältnismäßig einfachen und für sich gebräuchlichen Teilen
bestehende Erdungsvorrich-. tung gestattet somit auf sehr schnelle Art und Weise
das Herstellen einer allen Anforderungen genügenden Erdverbindung. Darüber hinaus
stellt das stets aus dem Führungsrohr 1 herausgezogene Schaltmesser 1 a keine Gefahr
für die unter Spannung stehende Anlage dar. Ferner benötigt man für eine große Anlage
nur eine geringe Zahl von Schaltmessern, da diese jeweils dort verwendet werden
können, wo gerade Arbeiten auszuführen sind. Das Führungsrohr 1 ist zweckmäßig
aus Metall, kann aber auch aus Isolierstoff entsprechender Festigkeit hergestellt
sein.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß für die Herstellung der Erdverbindung
nicht mit schweren Teilen im Spannungs-Schutzbereich am Ende einer Isolierstange
manipuliert werden und auf den vorherigen Erdanschluß geachtet werden muß, da sich
das Schaltmesser von Anfang an über den Gleitkontakt 13 im geerdeten Zustand
befindet. Die volle Stromtragfähigkeit ist vom Augenblick des Einlegens über alle
Phasen gewahrt. Bei einem Teil der bisher verwendeten Konstruktionen mußten nach
dem Einlegen der Erdungseinrichtung noch Schrauben angezogen werden, was an den
einzelnen Phasen nur nacheinander möglich ist, so daß bis zum Erreichen der vollen
Sicherheit eine gewisse Zeit verstrich. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Einrichtung
gegenüber den fest eingebauten Erdungsvorrichtungen
wesentlich wirtschaftlicher,
da sie nur an jeder Erdungsstelle das Führungsrohr und die verhältnismäßig einfachen
Gegenkontakte erfordert, was hinsichtlich der einzuhaltenden Spannungsabstände beim.
Einbau sehr vorteilhaft ist.