DE202008009101U1 - Messwertgeber-Anordnung zur Kurzschlusserfassung in elektrischen Mittelspannungs-Schaltanlagen - Google Patents
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Abstract
Messwertgeber-Anordnung
(1) zur Kurzschlusserfassung im Bereich von Stromleitern einer elektrischen
Mittelspannungs-Schaltanlage (2) mit mindestens einem Messwertgeber
(8), der aus einer Ringspule (12) mit einem ringförmigen Eisenkern
(10) zur einen Stromleiter umschließenden Anordnung besteht, dadurch gekennzeichnet,
dass der Messwertgeber (8) derart mit einem eine Durchgangsöffnung (18)
aufweisenden Kunststoff-Trägerteil
(20) in einer zur Durchgangsöffnung
(18) konzentrischen Anordnung der Ringspule (12) und des Eisenkerns
(10) zu einer Montageeinheit (22) verbunden ist, dass die Montageeinheit
(22) durch einfaches Aufsetzen mit der Durchgangsöffnung (18)
auf eine Stromleiter-Durchführung
(6) der Schaltanlage (2) montierbar und fixierbar ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Messwertgeber-Anordnung zur Kurzschlusserfassung im Bereich von Stromleitern einer elektrischen Mittelspannungs-Schaltanlage, mit mindestens einem Messwertgeber, der aus einer Ringspule mit einem ringförmigen Eisenkern zur einen Stromleiter umschließenden Anordnung besteht.
- Es ist bekannt, einzelne Messwertgeber, die jeweils aus einem mit einer Ringspule bewickelten, ringförmigen Eisenkern bestehen, direkt auf Stromleitern oder Leiter-Wandungsdurchführungen (Schalter-Durchführungen, so genannte „elektrisch abgesteuerte Hochspannungs-Durchführungen") zu montieren. Indem der Eisenkern mit der Ringspule den Strom führenden Leiter umschließt, wird im Falle eines in dem Stromleiter auftretenden Kurzschlussstromes in der Ringspule eine erhöhte Spannung induziert, die von der Ringspule über Anschlussleitungen einem Kurzschlussanzeiger zugeführt wird. Der Kurzschlussanzeiger wertet das Signal aus und erzeugt ein optisches und/oder akustisches Signal zur Anzeige des erfassten Kurzschlusses. Bekannte Messwertgeber müssen einzeln montiert und beispielsweise mit einem Spannband oder einer Art Spannschelle befestigt werden. Dies ist umständlich und zeitaufwändig, zumal in vielen Fällen am Anwendungsort nur ein sehr begrenzter Montageraum zur Verfügung steht.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Messwertgeber-Anordnung der genannten Art zu schaffen, um den oder – im Falle einer mehrphasigen Anlage – die Messwertgeber einfacher und schneller und damit insgesamt kostengünstiger montieren zu können.
- Erfindungsgemäß wird dies gemäß dem Anspruch 1 dadurch erreicht, dass der bzw. jeder Messwertgeber derart mit einem eine Durchgangsöffnung aufweisenden Kunststoff-Trägerteil in einer zur Durchgangsöffnung konzentrischen Anordnung der Ringspule und des Eisenkerns zu einer Montageeinheit verbunden ist, dass die Montageeinheit durch einfaches Aufsetzen mit der Durchgangsöffnung auf eine Stromleiter-Durchführung der Schaltanlage montierbar und fixierbar ist.
- Bei der Stromleiter-Durchführung handelt es sich um ein längliches, zylindrisches oder teilweise konisches Anschlussteil, das in einer Wandungsöffnung der Schaltanlage gehaltert und beidseitig mit einem Stromleiter zu verbinden ist.
- Das Trägerteil der erfindungsgemäßen Montageeinheit ist vorteilhafterweise derart an die jeweilige Schaltanlage angepasst, dass beim axialen Aufsetzen auf die – auf der Montageseite des Messwertgebers noch nicht mit einem Stromleiter verbundene – Stromleiter-Durchführung eine selbsttätige Fixierung gegen Lösen erfolgt. Für die Fixierung weist das Trägerteil vorzugsweise geeignete Rastmittel auf, die in Anpassung an die Schaltanlage mit einer rastend hintergreifbaren Geometrie innerhalb der Schaltanlage zusammenwirken. Diese Ausgestaltung vereinfacht die Montage erheblich, weil der Messwertgeber bzw. die erfindungsgemäße Montageeinheit nur noch axial aufgesetzt und verrastet zu werden braucht.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung zur Anwendung für mehrphasige, insbesondere dreiphasige Schaltanlagen weist die erfindungsgemäße Messwertgeber-Anordnung eine entsprechende Mehrzahl von – insbesondere drei – Messwertgebern auf. Dabei ist es möglich, alle Messwertgeber mit einem gemeinsamen, einteiligen und eine entsprechende Anzahl von insbesondere in einer Reihe nebeneinander angeordneten Durchgangsöffnungen aufweisenden und daher „brillenartigen" Trägerteil zu einer Mehrfach-Montageeinheit zu verbinden. Hierbei sind dann die Durchgangsöffnungen in Anpassung an die Anordnung der Durchführungen innerhalb der Schaltanlage in einem bestimmten Polmittenabstand voneinander angeordnet.
- Alternativ dazu ist es allerdings besonders vorteilhaft, jeden Messwertgeber mit einem eigenen Trägerteil zu einer Einzel-Montageeinheit zu verbinden. Hierbei sind die einzelnen Trägerteile bevorzugt derart – insbesondere über randliche Rastmittel – miteinander verbindbar, dass in einem miteinander verbundenen Zustand die Durchgangsöffnungen wiederum in Anpassung an die Schaltanlage in einer Reihe mit einem bestimmten Polmittenabstand voneinander angeordnet sind. Damit wird eine Art „Baukastensystem" geschaffen, um die erfindungsgemäße Messwertgeber-Anordnung an anlagenspezifisch unterschiedliche Polmittenabstände anpassen zu können. In einer ersten Ausführung kann vorgesehen sein, dass der Polmittenabstand durch eine mittelbare Verbindung von jeweils zwei benachbarten gleichartigen Trägerteilen über unterschiedlich große bzw. breite Zwischenstücke variiert, insbesondere vergrößert werden kann. In einer Ausführungsvariante können für eine Veränderung des Polmittenabstandes auch unterschiedlich große bzw. breite Trägerteile vorgesehen sein. Insbesondere sind zwei gleichartige äußere Trägerteile über eines von unterschiedlich großen mittleren Trägerteilen verbindbar.
- In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das bzw. jedes Trägerteil plattenartig mit mindestens einer nutartigen Aufnahme für den/jeden Messwertgeber ausgebildet. Der/jeder Messwertgeber ist in die zugehörige Aufnahme eingesetzt und vorzugsweise mit einer isolierenden Vergussmasse dicht vergossen. Hierdurch wird eine gute elektrische Isolierung bei gleichzeitig mechanischer Halterung sowie ein zusätzlicher Schutz gegen Feuchtigkeit erreicht. Vorzugsweise werden hierbei auch die elektrischen Anschlussverbindungen zwischen der Ringspule und ihren zum Kurzschlussanzeiger führenden Anschlussleitungen mit in die Vergussmasse eingebettet. Alternativ ist hier auch eine Steckverbindung möglich, wobei die Ringspule mit Steckverbinderelementen verbunden ist. Zweckmäßig sind die Steckverbinderelemente an dem zugehörigen Trägerteil befestigt, wobei ein Aufnahmeteil für die Steckverbinder auch einstückig mit dem Trägerteil ausgeführt sein kann. Die zum Kurzschlussanzeiger führenden Anschlussleitungen können dann ebenfalls Steckverbinderelemente aufweisen, die mit den Steckverbindern des Trägerteils steckverbunden werden können.
- In einer weiteren vorteilhaften Ergänzung der Erfindung können zusätzliche Haltemittel für einen als Summenstromwandler ausgebildeten Erdschlussgeber vorgesehen sein.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der anschließenden Beschreibung enthalten.
- Anhand von mehreren in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im Folgenden genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Messwertgeber-Anordnung in einer perspektivischen Explosionsansicht zusammen mit einem Teil einer Schaltanlage mit Einsicht auf den Bereich von drei Leiter-Durchführungen, -
2 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Messwertgebers in einer Ausgestaltung als Einzel-Montageeinheit, -
3 eine perspektivische Explosionsansicht des Messwertgebers gemäß2 , -
4 einen Ausschnitt des Messwertgebers in Perspektivansicht in einer Ausführungsvariante bezüglich des Anschlusses von äußeren Anschlussleitungen, -
5 einen vergrößerten Schnitt in der Ebene V-V gemäß2 , -
6 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Messwertgeber-Anordnung mit drei Messwertgebern gemäß2 , -
7 eine Perspektivansicht der Anordnung gemäß6 mit zusätzlichen Zwischenstücken zur Abstandsvergrößerung, -
8 eine Perspektivansicht einer Ausführungsvariante zu7 und -
9 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Messwertgeber-Anordnung mit einem zusätzlichen Erdschlussgeber (Summenstromwandler). - In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben.
- In
1 ist eine erfindungsgemäße Messwertgeber-Anordnung1 zusammen mit einem Teil einer Mittelspannungs-Schaltanlage2 veranschaulicht. In dem dargestellten Beispiel handelt es sich um eine dreiphasige Schaltanlage2 , wobei in Öffnungen einer Anlagenwandung4 drei Stromleiter-Durchführungen6 gehaltert sind. Dabei handelt es sich um so genannte „elektrisch abgesteuerte Hochspannungs-Durchführungen" und konkret um längliche, abschnittsweise zylindrische und/oder konische Verbindungselemente, die beidseitig mit nicht dargestellten Stromleitern zu verbinden sind. - Die Messwertgeber-Anordnung
1 besteht aus mindestens einem, bevorzugt aber aus drei Messwertgebern8 . Wie sich aus3 ergibt, besteht jeder Messwertgeber8 aus einem ringförmigen Eisenkern10 , der mit einer Ringspule12 bewickelt ist. Jeder Messwertgeber8 wird auf eine der Durchführungen6 aufgesetzt, so dass er im Betrieb der Schaltanlage2 den Strompfad umschließt. Die Ringspule12 ist über elektrische Anschlussleitungen14 , von denen jeweils ein Endabschnitt in1 ,3 und4 dargestellt ist, mit einem nicht dargestellten Kurzschlussanzeiger zu verbinden. Wie sich aus dem vergrößerten Querschnitt in5 ergibt, kann zwischen dem Eisenkern10 und der Ringspule12 eine isolierende Schicht16 angeordnet sein. - Erfindungsgemäß ist nun der bzw. jeder Messwertgeber
8 derart mit einem eine Durchgangsöffnung18 aufweisenden Kunststoff-Trägerteil20 in einer zur Durchgangsöffnung18 konzentrischen Anordnung der Ringspule12 und des Eisenkerns10 zu einer Montageeinheit22 verbunden, dass diese Montageeinheit22 durch einfaches Aufsetzen mit der Durchgangsöffnung18 axial auf eine der Stromleiter-Durchführungen6 der Schaltanlage2 montierbar und dabei insbesondere selbsttätig fixierbar ist. - In einer nicht dargestellten Ausführungsform können für die bevorzugte Ausführung für mehrphasige, insbesondere dreiphasige Schaltanlagen alle Messwertgeber
8 mit einem gemeinsamen, einteiligen und eine entsprechende Anzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordneten Durchgangsöffnungen aufweisenden Trägerteil zu einer Mehrfach-Montageeinheit verbunden sein. Dabei sind die Durchgangsöffnungen in Anpassung an die Durchführungen6 der jeweiligen Schaltanlage in einem definierten Polmittenabstand A voneinander angeordnet. - In den dargestellten, bevorzugten Ausführungen ist allerdings vorgesehen, dass jeder Messwertgeber
8 mit einem eigenen Trägerteil20 zu einer Einzel-Montageeinheit22 verbunden ist. Hierbei sind die Trägerteile20 derart – insbesondere über randliche Rastmittel24 – miteinander verbindbar, dass im miteinander verbundenen Zustand die Durchgangsöffnungen18 in Anpassung an die Schaltanlage2 in einer Reihe mit einem bestimmten Polmittenabstand A voneinander angeordnet sind. Hierzu wird insbesondere auf die Darstellung in6 verwiesen. - In vorteilhafter Ausgestaltung kann durch eine Art „Baukastensystem" zur Anpassung an unterschiedliche Schaltanlagen
2 der Polmittenabstand A variiert, insbesondere vergrößert werden. - In der Ausführung gemäß
7 ist dazu vorgesehen, dass jeweils zwei benachbarte gleichartige Trägerteile20 mittelbar über unterschiedlich große (breite) Zwischenstücke26 verbunden werden können. Für diese Ausführung müssen folglich nur mehrere unterschiedlich breite Zwischenstücke26 bereitgestellt werden. - Bei der in
8 dargestellten Ausführungsvariante sind zwei gleichartige äußere Trägerteile20 über jeweils eines von unterschiedlich großen mittleren Trägerteilen20a verbindbar. In diesem Fall sind somit unterschiedlich breite mittlere Trägerteile20a bereitzustellen. - Wie sich aus
1 , insbesondere aber aus3 und5 ergibt, ist jedes Trägerteil20 ,20a plattenartig mit einer nutförmigen Aufnahme28 für den Messwertgeber8 ausgebildet. Je nach Querschnittsform des mit der Ringspule12 bewickelten Eisenkerns10 kann das plattenförmige Trägerteil20 (bzw.20a ) im Bereich der Aufnahme28 einen Ansatz30 aufweisen, der auf Grund der Ringform des Messwertgebers8 auf der Unterseite des Trägerteils ringstegförmig ausgebildet ist. Dieser ringstegförmige Ansatz30 greift in eine gemäß1 die jeweilige Durchführung6 umschließende Ringvertiefung32 der Schaltanlage2 ein. Wie sich weiter aus5 ergibt, ist der Messwertgeber8 zumindest mit dem Bereich des Eisenkerns10 und der Ringspule12 in die zugehörige Aufnahme28 eingesetzt und insbesondere mit einer Vergussmasse34 dicht vergossen. Als Rastmittel36 weist bevorzugt jedes Trägerteil20 bzw.20a mindestens einen federelastischen Rastarm38 auf. - Bei einigen Schaltanlagen
2 ist im Bereich jeder Durchführung6 ein Bauteil zum kapazitiven Abgriff angeordnet (nicht dargestellt). Für diese Fälle weist die Ringspule12 mit ihrem Eisenkern10 an einer Stelle des Ringumfangs eine Unterbrechung40 auf. In diesem Bereich weist der Eisenkern10 einen sich von der Kreisform radial nach außen erstreckenden, die offenen Enden42 ,44 des ansonsten ringförmigen Eisenkerns10 miteinander verbindenden, etwa U-förmig verlaufenden Verbindungsabschnitt46 auf. Hierzu wird insbesondere auf3 verwiesen. Dabei weist die Durchgangsöffnung18 des Trägerteils20 (20a ) eine entsprechende, von dem Verbindungsabschnitt46 des Eisenkerns10 umschlossene Öffnungserweiterung48 auf. Diese Öffnungserweiterung48 dient zur Aufnahme des kapazitiven Abgriffes innerhalb der Schaltanlage2 . Wie sich weiter am besten aus3 ergibt, ist der Verbindungsabschnitt46 bevorzugt von einem flachen, in einer zur Öffnungsebene der Durchgangsöffnung18 parallelen Ebene und insbesondere in einer Aufnahmevertiefung50 des Trägerteils20 (20a ) liegenden, U-förmigen Blechzuschnitt gebildet, wobei zwei U-Schenkel endseitig rechtwinkelig umgebogen und mit den offenen Enden42 ,44 des Eisenkerns10 magnetisch leitend verbunden, insbesondere vernietet sind. - Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn jedes Trägerteil
20 ,20a geeignete Fixiermittel52 für die Anschlussleitungen14 der Ringspule12 aufweist. Die Fixiermittel52 können beispielsweise in Form jeweils einer Kabelklemme ausgeführt sein. - Wie beispielhaft in
4 veranschaulicht ist, kann das Trägerteil20 ,20a auch Steckverbinderelemente54 zum Steckanschluss der Verbindungsleitungen14 tragen. Die Anschlussleitungen14 sind dazu mit korrespondierenden Steckverbindern56 ausgestattet. - Wie sich schließlich noch aus
9 ergibt, können die Trägerteile20 ,20a auch zusätzliche Haltemittel58 für einen als Summenstromwandler ausgebildeten Erdschlussgeber60 aufweisen. Der Erdschlussgeber60 weist ein insbesondere ovales Eisenjoch62 auf, das im montierten Zustand alle vorhandenen Stromleiter bzw. Durchführungen6 gemeinsam umschließt. - Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im jeweiligen unabhängigen Anspruch definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des jeweiligen unabhängigen Anspruchs weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.
Claims (14)
- Messwertgeber-Anordnung (
1 ) zur Kurzschlusserfassung im Bereich von Stromleitern einer elektrischen Mittelspannungs-Schaltanlage (2 ) mit mindestens einem Messwertgeber (8 ), der aus einer Ringspule (12 ) mit einem ringförmigen Eisenkern (10 ) zur einen Stromleiter umschließenden Anordnung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (8 ) derart mit einem eine Durchgangsöffnung (18 ) aufweisenden Kunststoff-Trägerteil (20 ) in einer zur Durchgangsöffnung (18 ) konzentrischen Anordnung der Ringspule (12 ) und des Eisenkerns (10 ) zu einer Montageeinheit (22 ) verbunden ist, dass die Montageeinheit (22 ) durch einfaches Aufsetzen mit der Durchgangsöffnung (18 ) auf eine Stromleiter-Durchführung (6 ) der Schaltanlage (2 ) montierbar und fixierbar ist. - Messwertgeber-Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausführung für mehrphasige Schaltanlagen mit mehreren, insbesondere drei Messwertgebern (
8 ). - Messwertgeber-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Messwertgeber (
8 ) mit einem gemeinsamen, einteiligen und eine entsprechende Anzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordneten Durchgangsöffnungen (18 ) aufweisenden Trägerteil zu einer Mehrfach-Montageeinheit verbunden sind, wobei die Durchgangsöffnungen (18 ) in Anpassung an die Schaltanlage (2 ) in einem bestimmten Polmittenabstand (A) voneinander angeordnet sind. - Messwertgeber-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messwertgeber (
8 ) mit einem eigenen Trägerteil (20 ) zu einer Einzel-Montageeinheit (22 ) verbunden ist, wobei die Trägerteile (20 ) derart – insbesondere über randliche Rastmittel (24 ) – miteinander verbindbar sind, dass im miteinander verbundenen Zustand die Durchgangsöffnungen (18 ) in Anpassung an die Schaltanlage (2 ) in einer Reihe mit einem bestimmten Polmittenabstand (A) voneinander angeordnet sind. - Messwertgeber-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polmittenabstand (A) durch eine mittelbare Verbindung von jeweils zwei benachbarten gleichartigen Trägerteilen (
20 ) über unterschiedlich große Zwischenstücke (26 ) variabel ist. - Messwertgeber-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polmittenabstand (A) über unterschiedlich große Trägerteile (
20 ,20a ) variabel ist, wobei insbesondere zwei gleichartige äußere Trägerteile (20 ) über eines von unterschiedlich großen mittleren Trägerteilen (20a ) verbindbar sind. - Messwertgeber-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das/jedes Trägerteil (
20 ,20a ) plattenartig mit mindestens einer nutartigen Aufnahme (28 ) für den/jeden Messwertgeber (8 ) ausgebildet ist, wobei der/jeder Messwertgeber (8 ) in die zugehörige Aufnahme (28 ) eingesetzt und insbesondere mit einer Vergussmasse (34 ) dicht vergossen ist. - Messwertgeber-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die/jede Montageeinheit (
22 ) in Anpassung an die Schaltanlage (2 ) Rastmittel (36 ) derart aufweist, dass beim Aufsetzten auf die Stromleiter-Durchführung (6 ) im Zusammenwirken der Rastmittel (36 ) mit einer hintergreifbaren Geometrie der Schaltanlage (2 ) eine automatische rastende Fixierung gegen Lösen erfolgt. - Messwertgeber-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenkern (
10 ) der Ringspule (12 ) an einer Stelle seines Ringumfangs eine Unterbrechung (40 ) und in diesem Bereich einen sich von der Kreisform nach außen erstreckenden, die offenen Enden (42 ,44 ) des ringförmigen Eisenkerns (10 ) verbindenden, etwa U-förmig verlaufenden Verbindungsabschnitt (46 ) aufweist, wobei die Durchgangsöffnung (18 ) des Trägerteils (20 ,20a ) eine entsprechende, von dem Verbindungsabschnitt (46 ) umschlossene Öffnungserweiterung (48 ) aufweist. - Messwertgeber-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (
46 ) von einem flachen, in einer zur Öffnungsebene der Durchgangsöffnung (18 ) parallelen Ebene liegenden, U-förmigen Blechzuschnitt gebildet ist, wobei zwei U-Schenkel endseitig umgebogen und mit den offenen Enden (42 ,44 ) des Eisenkerns (10 ) magnetisch leitend verbunden, insbesondere vernietet sind. - Messwertgeber-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das/jedes Trägerteil (
20 ,20a ) Fixiermittel (52 ) für die Anschlussleitungen (14 ) der Ringspule (12 ) aufweist. - Messwertgeber-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das/jedes Trägerteil (
20 ,20a ) Steckverbinderelemente (54 ) zum Steckanschluss der Anschlussleitungen (14 ) aufweist. - Messwertgeber-Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeichnet durch zusätzliche Haltemittel (
58 ) für einen als Summenstromwandler ausgebildeten Erdschlussgeber (60 ). - Messwertgeber-Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdschlussgeber (
60 ) ein insbesondere ovales Eisenjoch (62 ) aufweist, das im montierten Zustand alle vorhandenen Stromleiter bzw. Durchführungen (6 ) gemeinsam umschließt.
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