DE19940634A1 - Elektrische Schaltanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung zeigt eine elektrische Schaltanlage, mit in einem Schaltschrank aus Metall untergebrachten Schaltanlagenkomponenten, z. B. Leistungsschalter, Erdungs-, Trennschalter, Sammelschienen und dgl. Die einzelnen ersten Komponenten sind von einem harten Isolierstoff verbunden und weitere Komponenten, die mit den ersten Komponenten verbindbar sind, von einem elastischen Isolierstoff umhüllt. Die Verbindungsstellen der ersten mit den weiteren Komponenten sind als Innen- oder Außenkonusverbindungen mit konischer Fuge ausgebildet, die miteinander verklemmt sind, so daß die Fugen elektrisch dicht sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanlage, insbesondere eine Mittelspan­ nungsschaltanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind derartige Schaltanlagen in großer Zahl bekannt geworden. Einige dieser Schaltanlagen sind gasisoliert und metallgekapselt, wogegen andere Schaltanlagen metallgekapselt und luftisoliert sind. Diese Schaltanlagen umfassen einen Schalt­ schrank, der in bestimmte Räume unterteilt ist, in denen bestimmte Komponenten der Schaltanlage untergebracht sind.

So ist eine Schaltanlage bekannt geworden, die einen sog. Leistungsschalterraum so­ wie einen von diesem abgeschotteten Sammelschienenraum aufweist; ggf. kann auch der Kabelzugangsraum von dem übrigen Bereich abgeschottet sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber den bekannten Schaltanlagen vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß also sind einzelne erste Komponenten von einem harten Isoierstoff und weitere Komponenten, die mit den ersten Komponenten verbindbar sind, von einem elastischen Isolierstoff umhüllt. Die Verbindungsstellen der ersten mit den weiteren Komponenten sind als Innen- oder Außenkonus mit konischer Fuge ausgebildet und miteinander verklemmt, so daß die Fuge elektrisch dicht ist.

Dadurch, daß die einzelnen Komponenten mit bestimmten Isolierstoffen umhüllt sind, können diese einzelnen Komponenten vorgefertigt werden; in einer Schaltanlage wer­ den sie dann einfach modular miteinander verbunden und zusammengesteckt. Durch die Verklemmung des harten mit dem weichen Isolierstoff im Bereich der Dichtfuge bzw. der Berührungsfuge wird eine elektrisch dichte Fuge hergestellt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Isolierstoff ein Gießharz; es be­ steht auch die Möglichkeit, einen Thermoplast zu verwenden. Der elastische Isolierstoff kann in bevorzugter Weise ein Silikonkautschuk sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen ergeben sich aus den weite­ ren Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform einer Schaltanlage,

Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine zweite Ausführungsform einer Schaltanlage gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanlage, eben­ falls teilweise geschnitten,

Fig. 4 eine Schnittansicht durch eine Verbindung zweier Sammelschienen, und

Fig. 5 eine Schnittansicht durch einen Queranschluß an einer Sammelschiene.

Die Schaltanlage gemäß Fig. 1 ist in einem Schaltgehäuse 10 untergebracht, in dem sich elektrische Komponenten wie weiter unten dargestellt befinden. Im oberen Frontbe­ reich der Schaltanlage ist ein Niederspannungsgehäuse 11 befestigt, wobei hier ein Ausschnitt 12 vorgesehen ist, in den das Niederspannungsgehäuse eingesetzt ist.

In dem Schaltanlagengehäuse 10 bzw. Schaltschrank 10 befindet sich eine Vakuum­ kammer 13 als Leistungsschalter, deren feststehendes Kontaktstück 14 zusammen mit der Vakuumkammer von Gießharz umhüllt ist. Die Gießharzumhüllung 15 besitzt einen Gießharzabschnitt 16, der die Vakuumkammer 13 unmittelbar umschließt. Nach oben schließt sich ein Gießharzabschnitt 17 an, der das feststehende Kontaktstück 14 um­ faßt. Quer zu dem feststehenden Kontaktstück sind rohrförmige Fortsätze 18 und 19 vorgesehen, die in entgegengesetzte Richtung senkrecht zur Mittelachse der Vakuum­ kammer 13 vorspringen. Diese rohrförmigen Abschnitte 18 und 19 besitzen einen In­ nenkonus 20, der einen Zugang freiläßt zu dem feststehenden Kontaktstück 14. Weiter­ hin besitzt der Abschnitt 17 eine den Abschnitten 18 und 19 entsprechende Verlänge­ rung 21, die genau so ausgebildet ist wie die Abschnitte 18 und 19 und demgemäß ebenfalls einen Innenkonus 20 enthält.

Nach unten, zum beweglichen Kontaktstück 22 hin ist ein Abschnitt 23 vorgesehen, der einstückig mit dem Abschnitt 16 verbunden ist und auf seiner Außenfläche umlaufende Leisten 24 zur Erhöhung der Kriechstrecke aufweist. Der Abschnitt 23 ist innen hohl und besitzt demgemäß einen Innenraum 25, in den eine Antriebsstange 26 eingreift, die mittels einer Kupplung 27 mit dem beweglichen Kontaktstengel 22 der Vakuumkammer 13 verbunden ist. An den Abschnitt 23 schließt sich ein nach unten geöffnetes U-förmi­ ges Gehäuse 28 an, auf dem (nicht dargestellt) der Antrieb der Vakuumkammer ange­ ordnet sein kann. An dem Gehäuse 28 ist ein Erdungsmesser 29 an einer Achse 30 schwenkbar gelagert, welches in einem an dem Abschnitt 23 angeformten, zur Rück­ wand 31 offenen, an der Gießharzumhüllung 15 angeformten Schutzgehäuse 32 umge­ ben ist. An der Rückwand 31 befindet sich ein feststehendes Kontaktstück 33, in das das Erdungsmesser 29 eingreift, wie strichliert dargestellt. Mit dem beweglichen Kon­ taktstück 22 der Vakuumkammer ist ein Kontaktelement 34 verbunden, in das das Er­ dungsmesser eingreift, wenn das Erdungsmesser in ausgeschaltetem Zustand sich befindet. Die Gießharzumhüllung 15, auch Gießharzkörper 15 genannt, besitzt im Be­ reich des beweglichen Kontaktstengels 22 einen radialen, etwa zylindrischen Vorsprung 35, in dem ein starrer Verbindungsleiter 36 zum beweglichen Kontaktstengel 22 angeordnet ist; der Gießharzkörper 15 umhüllt damit auch diesen Verbindungsleiter 36. Das freie Ende des Vorsprunges 35 ist mit einer Konusfläche 37 konisch verjüngt und kann demgemäß mit einem daran angepaßten Kabelstecker 38 mit einem Zugangska­ bel 39 verbunden werden. Das Zugangskabel 31 wird dabei auch durch einen Strom­ wandler 40 geführt, was hier für die Erfindung nicht von Bedeutung ist.

Dem Leistungsschalter und damit dem Gießharzkörper 15 sind Sammelschienen 41, 42 und 43 zugeordnet, die im Dreieck angeordnet sind. Diese Sammelschienen sind mit einem elastischen Isolierstoff, vorzugsweise einem Silikonkautschuk, umhüllt; diese ela­ stische Umhüllung 44 besitzt einen sich verjüngenden Vorsprung 45, der in den Innen­ konus 20 eingeführt wird und der mit dem Abschnitt 18 in weiter unten näher darge­ stellter Weise verbunden ist. So wie die Sammelschiene 41 besitzen auch die Sammel­ schienen 42 und 43 eine entsprechende Umhüllung; sie sind in gleicher Weise mit dem Gießharzkörper 15 und den Abschnitten 18 und 19 sowie mit der Verlängerung 21 ver­ bunden.

Bei dieser Ausgestaltung wird der Leistungsschalter zusammen mit dem Verbindungs­ leiter 36 und dem Erdungsmesser 29 zu einem ersten Modul, was fabrikfertig hergestellt und auch typgeprüft werden kann.

Mit diesem Modul können Sammelschienenmodule, das sind Sammelschienen 41, 42 und 43, die mit Silikonkautschuk umhüllt sind, verbunden werden, wobei es möglich ist, daß lediglich die Sammelschiene 41 oder lediglich die Sammelschiene 42 oder lediglich die Sammelschiene 43 angeschlossen wird. Es besteht auch die Möglichkeit, je zwei Sammelschienen anzuschließen, entweder die Sammelschiene 41 und 42 oder 41 und 43 oder 42 und 43, je nach Bedarf.

Die Ausgestaltung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 in­ soweit, als das Schaltschrankgehäuse 50 in mehrere Räume, nämlich den Leistungs­ schalterraum 51 und den Sammelschienenraum 52, durch Metallbleche unterteilt ist. Der Gießharzkörper 15 durchgreift eine Öffnung (ohne Bezugsziffer) an der dem Boden des Schaltschrankes 50 benachbarten Schonwand 53, wobei ein Träger 54 bzw. eine Ab­ dichtung 54 aus Gießharz vorgesehen ist. Die übrige Anordnung ist gleich. Nur noch zusätzlich angedeutet sind Antriebsstangen 55 für den Erdungsschalter mit dem Er­ dungsmesser 22 und eine Betätigungsstange 56 für die Antriebsstange für das bewegli­ che Kontaktstück der Vakuumkammer 13. Die Verbindung zwischen der Betäti­ gungssttange 55 bzw. 56 mit dem Erdungsmesser 22 bzw. der Antriebsstange 26 ist hier nicht von Bedeutung. Sie ist an sich bekannt.

Die Ausführung gemäß Fig. 3 zeigt eine andere Ausgestaltung eines Gießharzkörpers 60. Der Gießharzkörper 60 besitzt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, einen Abschnitt 61, der das bewegliche Kontaktstück bzw. den beweglichen Kontaktstengel umschließt. An dem Abschnitt 61 schließen beidseitig Fortsätze 62 und 63 an, die im Gegensatz zu den Abschnitten 18 und 19 keinen Innenkonus, sondern einen Außenkonus aufweisen und sich demgemäß zu ihrem freien Ende verjüngen, so daß eine sich zum freien Ende der Fortsätze 62 und 63 verjüngende Konusfläche 64 gebildet ist.

Die Schaltanlage besitzt Sammelschienen 65, 66 und 67, die im Dreieck angeordnet sind und eine starre Gießharzumhüllung 68 besitzen. Diese Gießharzumhüllung weist einen konisch sich verjüngenden Fortsatz 69 auf und über die konusförmigen Vor­ sprünge 62 und 69 ist eine Kupplung 70 aus elastischem Isolierstoff, d. h. aus Silikon­ kautschuk gelegt, wie später anhand der Fig. 5 näher dargestellt. Auch hierbei sind mehrere Module vorgesehen: das Leistungsschaltermodul mit angebautem Trennmes­ ser sowie Sammelschienenmodule.

Es sein nun Bezug genommen auf die Fig. 5.

Dort ist ein Verbindungsleiter 80 dargestellt, der in eine Umhüllung 81 aus Gießharz eingebettet ist. An dem Leiter 80 schließt ein Querleiter 82 an, der mit dem Leiter 80 mittels einer Schraubverbindung 83 verbunden ist. Die Gießharzumhüllung 81 besitzt einen radialen Vorsprung 84, der eine umlaufende Leiste 85 aufweist, an die sich ein sich verjüngender Abschnitt 86 anschließt. Mit dem Leiter 82 ist ein dritter Leiter 87 elektrisch leitend verbunden, wobei der Leiter 82 und der Leiter 87 jeweils in einen Querdurchbruch 89 eines vierten Leiters 88 eingreifen, der senkrecht zu den Leitern 82, 87 verläuft; die elektrisch leitende Verbindung der Leiter 82 und 88 sowie 88 und 87 erfolgt mittels sog. Ringfederkontaktelemente 90 und 91, die jeweils in eine Nut 92 und 93 im Durchbruch 89 eingelegt sind. Der dritte Leiter 87 kann mit einer Sammelschiene (nicht näher dargestellt) verbunden sein, die ebenso wie der Leiter 80 in eine Gießhar­ zumhüllung 94 eingebettet ist, die eine radiale Umfangsleiste 95 und einen sich daran anschließenden konusförmigen Abschnitt 96 aufweist, wobei der konusförmige Ab­ schnitt 96 sich zu seinem freien Ende hin verjüngt.

Der Leiter 88 ist nun mit einer Umhüllung 97 aus Silikonkautschuk umhüllt, wobei an der Umhüllung 97 T-förmig radial vorspringende Fortsätze 98 und 99 angeformt sind, deren Innendurchmesser sich zu ihrem freien Ende hin erweitern, wobei der Winkel dieser sich erweiternden Konen dem Konuswinkel der sich verjüngenden Abschnittes 86, 96 angepaßt sind. Wenn das Silikonkautschuk im Bereich der Fuge 100 bzw. 101 mit einer geeigneten Paste, beispielsweise Gleitfett, beschichtet ist, läßt sich der Vorsprung 84 bzw. 96 leicht in den Innenkonus der Vorsprünge 98 und 99 einfügen. Die Vorsprünge 98 und 99 besitzen ebenfalls umlaufende Leisten 104 und 105 und im Montagezustand werden die Leisten 85, 105 bzw. 95, 104 mittels Klemmschellen 102, 103 miteinander verbunden, wobei aufgrund der Schrägflächen 106 und 107 bzw. 108 und 109 an den Leisten 85, 105; 95, 104 und den daran angepaßten Innenflächen der Klemmschellen 102 und 103 die Leisten gegeneinandergezogen, so daß die Fugen 100, 101 zwischen den Vorsprüngen 84, 99 und 96, 98 elektrisch dicht wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, entspricht die Umhüllung 70 der Umhüllung 97 im Bereich der beiden Vorsprünge 88 und 89.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Zwei Leiter 110 und 111 be­ sitzen Zapfen 112 und 113 unterschiedlicher Länge und gegenüber den Leitern 110, 111 verringerten Durchmessers, die aufeinanderzuweisen und sich in einer Berüh­ rungsfläche 114 etwa berühren. An die Stufung 115 zwischen dem Zapfen 112 und dem Leiter 110 schließt sich ein in der Mittelebene geteilter Ring 116, 117 an, der den Zap­ fen 112 im Bereich der Stufung 115 umgibt, wobei die Halbschalen des Ringes 116, 117 mittels einer Federanordnung 116a zusammengehalten sind. An dem geteilten Ring 116 schließt sich ein Kontaktring 118 an, der in seiner Innenbohrung 119 zwei ne­ beneinanderliegende umlaufende Rillen 120 und 121 aufweist, in denen sich Ringfe­ derkontaktelemente 122 und 123 befinden, um eine elektrisch leitende Verbindung zwi­ schen den Zapfen 112 und 113 zu erzielen. Dieser Kontaktring 118, der als Kupplung dient, kann auch geteilt sein und zwei Halbschalen besitzen.

Die Leiter 110 und 111 sind mit einer Umhüllung 124, 125 aus elastischem Isolierstoff, vorzugsweise aus Silikonkautschuk, umhüllt, wobei der Außendurchmesser der Umhül­ lung 124 dem Außendurchmesser des geteilten Ringes 116, 117 entspricht.

Über die Kupplung, die in der Fig. 4 dargestellt ist, ist ein langgestrecktes Rohr 126 ebenfalls aus einem elastischen Isolierstoff gelegt. Zur elektrischen Abdichtung der Fu­ gen 127 und 128 sind zwei Isolierrohre 129 und 130 vorgesehen, die aus starrem Iso­ liermaterial bestehen, wobei das Isolierrohr 129 eine Erweiterung 131 besitzt, das über das Isoilerrohr 130 teilweise gesteckt werden kann. An den entgegengesetzten freien Enden besitzen die Isolierrohre 129, 130 an ihren Innenflächen je eine konusförmige Verjüngung 132 und 133, die das Silikon des langgestreckten Rohres 126 in diesem Bereich zusammendrücken, so daß die Fuge 127 bzw. 128 elektrisch dicht ist.

Claims (17)

1. Elektrische Schaltanlage, mit in einem Schaltschrank aus Metall unterge­ brachten Schaltanlagenkomponenten, z. B. Leistungsschalter, Erdungs-, Trennschalter, Sammelschienen und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen ersten Kompo­ nenten von einem harten Isolierstoff und weitere Komponenten, die mit den ersten Komponenten verbindbar sind, von einem elastischen Isolierstoff umhüllt sind und daß die Verbindungsstellen der ersten mit den weiteren Komponenten als Innen- oder Au­ ßenkonusverbindungen mit konischer Fuge ausgebildet sind, die miteinander verklemmt sind, so daß die Fugen elektrisch dicht sind.

2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der harte Iso­ lierstoff ein Gießharz oder ein Thermoplast ist.

3. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Isolierstoff vorzugsweise Silikonkautschuk ist.

4. Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Komponenten, die mit der Umhüllung aus elastischem oder hartem Isolierstoff versehen sind, Module bilden, die mit jeweils anderen Module bildenden Komponenten zusammenfügbar sind, wobei ein Modul mit hartem Isolierstoff und das damit zu verbindende andere Modul mit weichem Isolierstoff versehen ist.

5. Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter von hartem Isolierstoff umhüllt ist.

6. Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschienen von Silikon umgeben sind.

7. Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung des Leistungsschalters im Bereich des feststehenden Kontaktsten­ gels wenigstens einen quer dazu verlaufenden radial vorspringenden Abschnitt, der eine innenliegende konusförmige Erweiterung mit sich zum freien Ende erweiternden Innendurchmesser besitzt und die Umhüllung der Sammelschiene einen Abschnitt mit einer außenliegenden Konusfläche mit zum freien Ende sich verjüngenden Durchmes­ ser aufweisen, daß die Abschnitte ineinandersteckbar und miteinander verklemmbar sind, und daß die Umhüllung der Sammelschiene zusätzlich einen den feststehenden Kontaktstengel mit der Sammelschiene verbindenden Leiter umfaßt.

8. Schaltanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung des Leistungsschalters aus hartem Isolierstoff eine in Achsrichtung des Leistungs­ schalters verlaufende Verlängerung aufweist, die eine konusförmige Erweiterung be­ sitzt, in die der sich verjüngende Abschnitt der Sammelschienenumhüllung einsteckbar und darin verklemmbar ist.

9. Schaltanlage mit einer Schottwand zwischen dem Sammelschienenraum und dem Leistungsschalterraum nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Leistungsschalter mit seiner Umhüllung eine Öffnung der Schottwand durchgreift und daran mittels einer Platte aus hartem Isolierstoff fixiert ist.

10. Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung zweiter Leiter diese mit einer Umhüllung mit hartem Isolierstoff ver­ sehen sind, daß beide Leiter mittels einer elektrischen Kupplung elektrisch leitend ver­ bindbar sind, die mit einer Umhüllung aus elastischem Isolierstoff versehen ist, und daß die Umhüllungen der Leiter und der Kupplung ineinandergreifen, wobei je eine konische Fuge gebildet ist, die mittels je einer Klemmeinrichtung elektrisch dicht verpreßt ist.

11. Schaltanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung ringförmig ist und zwei Innennuten besitzt, in die Mulitkontaktelemente eingelegt sind.

12. Schaltanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zwei sich zu einem Ring ergänzende Halbschalen aufweist.

13. Schaltanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kupplung ein quer dazu verlaufender Leiter angeschlossen ist, der ebenfalls mit einer mit der Kupplungsumhüllung einstückigen Umhüllung versehen ist.

14. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung zweier Leiterstücke eine ringförmige Kupplung vorgsehen ist, in die die Leiterenden eingesteckt sind, daß die Leiter mit einer Umhüllung aus Isolierstoff versehen sind, daß die Kupplung und ein Teilbereich der Leiterteilstücke mittels eines Schlauches aus elastischem Isolierstoff umgeben sind, und daß zwei Isolierzylinder aus hartem Isolierstoff die Schlauchenden zusammenpressen, so daß sich eine elektrisch dichte Fuge zwischen der Leiterumhüllung und dem Schlauch ergibt.

15. Schaltanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhül­ lung der Leiter aus elastischem Kunststoff besteht.

16. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolierzylinder an ihren Enden einen Bereich sich zum freien Ende hin ver­ jüngenden Innendurchmesser aufweisen.

17. Schaltanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolier­ stoffzylinder teilweise sich überlappend ausgebildet sind.