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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ergänzung
der Erfindung können
zusätzliche
Haltemittel für
einen als Summenstromwandler ausgebildeten Erdschlussgeber vorgesehen
sein.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und
der anschließenden
Beschreibung enthalten.
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Anhand
von mehreren in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispielen soll
die Erfindung im Folgenden genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Messwertgeber-Anordnung
in einer perspektivischen Explosionsansicht zusammen mit einem Teil
einer Schaltanlage mit Einsicht auf den Bereich von drei Leiter-Durchführungen,
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2 eine
Draufsicht eines erfindungsgemäßen Messwertgebers
in einer Ausgestaltung als Einzel-Montageeinheit,
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3 eine
perspektivische Explosionsansicht des Messwertgebers gemäß 2,
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4 einen
Ausschnitt des Messwertgebers in Perspektivansicht in einer Ausführungsvariante bezüglich des
Anschlusses von äußeren Anschlussleitungen,
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5 einen
vergrößerten Schnitt
in der Ebene V-V gemäß 2,
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6 eine
Draufsicht einer erfindungsgemäßen Messwertgeber-Anordnung
mit drei Messwertgebern gemäß 2,
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7 eine
Perspektivansicht der Anordnung gemäß 6 mit zusätzlichen
Zwischenstücken
zur Abstandsvergrößerung,
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8 eine
Perspektivansicht einer Ausführungsvariante
zu 7 und
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9 eine
Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Messwertgeber-Anordnung mit einem
zusätzlichen
Erdschlussgeber (Summenstromwandler).
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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.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Messwertgeber-Anordnung 1 zusammen
mit einem Teil einer Mittelspannungs-Schaltanlage 2 veranschaulicht. In
dem dargestellten Beispiel handelt es sich um eine dreiphasige Schaltanlage 2,
wobei in Öffnungen
einer Anlagenwandung 4 drei Stromleiter-Durchführungen 6 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.
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Die
Messwertgeber-Anordnung 1 besteht aus mindestens einem,
bevorzugt aber aus drei Messwertgebern 8. Wie sich aus 3 ergibt,
besteht jeder Messwertgeber 8 aus einem ringförmigen Eisenkern 10,
der mit einer Ringspule 12 bewickelt ist. Jeder Messwertgeber 8 wird
auf eine der Durchführungen 6 aufgesetzt,
so dass er im Betrieb der Schaltanlage 2 den Strompfad
umschließt.
Die Ringspule 12 ist über
elektrische Anschlussleitungen 14, von denen jeweils ein
Endabschnitt in 1, 3 und 4 dargestellt
ist, mit einem nicht dargestellten Kurzschlussanzeiger zu verbinden.
Wie sich aus dem vergrößerten Querschnitt
in 5 ergibt, kann zwischen dem Eisenkern 10 und
der Ringspule 12 eine isolierende Schicht 16 angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß ist nun
der bzw. jeder 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, dass diese Montageeinheit 22 durch
einfaches Aufsetzen mit der Durchgangsöffnung 18 axial auf
eine der Stromleiter-Durchführungen 6 der
Schaltanlage 2 montierbar und dabei insbesondere selbsttätig fixierbar
ist.
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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 Durchführungen 6 der
jeweiligen Schaltanlage in einem definierten Polmittenabstand A
voneinander angeordnet.
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In
den dargestellten, bevorzugten Ausführungen ist allerdings vorgesehen,
dass jeder Messwertgeber 8 mit einem eigenen Trägerteil 20 zu
einer Einzel-Montageeinheit 22 verbunden ist. Hierbei sind die
Trägerteile 20 derart – insbesondere über randliche Rastmittel 24 – miteinander
verbindbar, 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. Hierzu
wird insbesondere auf die Darstellung in 6 verwiesen.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung kann durch eine Art „Baukastensystem" zur Anpassung an
unterschiedliche Schaltanlagen 2 der Polmittenabstand A variiert,
insbesondere vergrößert werden.
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In
der Ausführung
gemäß 7 ist
dazu vorgesehen, dass jeweils zwei benachbarte gleichartige Trägerteile 20 mittelbar über unterschiedlich
große (breite)
Zwischenstücke 26 verbunden
werden können.
Für diese
Ausführung
müssen
folglich nur mehrere unterschiedlich breite Zwischenstücke 26 bereitgestellt
werden.
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Bei
der in 8 dargestellten Ausführungsvariante sind zwei gleichartige äußere Trägerteile 20 über jeweils
eines von unterschiedlich großen
mittleren Trägerteilen 20a verbindbar.
In diesem Fall sind somit unterschiedlich breite mittlere Trägerteile 20a bereitzustellen.
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Wie
sich aus 1, insbesondere aber aus 3 und 5 ergibt,
ist jedes Trägerteil 20, 20a plattenartig
mit einer nutförmigen
Aufnahme 28 für den
Messwertgeber 8 ausgebildet. Je nach Querschnittsform des
mit der Ringspule 12 bewickelten Eisenkerns 10 kann
das plattenförmige
Trägerteil 20 (bzw. 20a)
im Bereich der Aufnahme 28 einen Ansatz 30 aufweisen,
der auf Grund der Ringform des Messwertgebers 8 auf der
Unterseite des Trägerteils
ringstegförmig
ausgebildet ist. Dieser ringstegförmige Ansatz 30 greift
in eine gemäß 1 die
jeweilige Durchführung 6 umschließende Ringvertiefung 32 der
Schaltanlage 2 ein. Wie sich weiter aus 5 ergibt,
ist der Messwertgeber 8 zumindest mit dem Bereich des Eisenkerns 10 und
der Ringspule 12 in die zugehörige Aufnahme 28 eingesetzt
und insbesondere mit einer Vergussmasse 34 dicht vergossen.
Als Rastmittel 36 weist bevorzugt jedes Trägerteil 20 bzw. 20a mindestens
einen federelastischen Rastarm 38 auf.
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Bei
einigen Schaltanlagen 2 ist im Bereich jeder Durchführung 6 ein
Bauteil zum kapazitiven Abgriff angeordnet (nicht dargestellt).
Für diese
Fälle weist
die Ringspule 12 mit ihrem Eisenkern 10 an einer
Stelle des Ringumfangs eine Unterbrechung 40 auf. In diesem
Bereich weist der Eisenkern 10 einen sich von der Kreisform
radial nach außen
erstreckenden, die offenen Enden 42, 44 des ansonsten
ringförmigen
Eisenkerns 10 miteinander verbindenden, etwa U-förmig verlaufenden
Verbindungsabschnitt 46 auf. Hierzu wird insbesondere auf 3 verwiesen. Dabei
weist die Durchgangsöffnung 18 des
Trägerteils 20 (20a)
eine entsprechende, von dem Verbindungsabschnitt 46 des
Eisenkerns 10 umschlossene Öffnungserweiterung 48 auf.
Diese Öffnungserweiterung 48 dient
zur Aufnahme des kapazitiven Abgriffes innerhalb der Schaltanlage 2.
Wie sich weiter am besten aus 3 ergibt,
ist der Verbindungsabschnitt 46 bevorzugt von einem flachen,
in einer zur Öffnungsebene
der Durchgangsöffnung 18 parallelen Ebene
und insbesondere in einer Aufnahmevertiefung 50 des Trägerteils 20 (20a)
liegenden, U-förmigen
Blechzuschnitt gebildet, wobei zwei U-Schenkel endseitig rechtwinkelig
umgebogen und mit den offenen Enden 42, 44 des
Eisenkerns 10 magnetisch leitend verbunden, insbesondere
vernietet sind.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn jedes Trägerteil 20, 20a geeignete
Fixiermittel 52 für
die Anschlussleitungen 14 der Ringspule 12 aufweist.
Die Fixiermittel 52 können
beispielsweise in Form jeweils einer Kabelklemme ausgeführt sein.
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Wie
beispielhaft in 4 veranschaulicht ist, kann
das Trägerteil 20, 20a auch
Steckverbinderelemente 54 zum Steckanschluss der Verbindungsleitungen 14 tragen.
Die Anschlussleitungen 14 sind dazu mit korrespondierenden
Steckverbindern 56 ausgestattet.
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Wie
sich schließlich
noch aus 9 ergibt, können die Trägerteile 20, 20a auch
zusätzliche
Haltemittel 58 für
einen als Summenstromwandler ausgebildeten Erdschlussgeber 60 aufweisen.
Der Erdschlussgeber 60 weist ein insbesondere ovales Eisenjoch 62 auf,
das im montierten Zustand alle vorhandenen Stromleiter bzw. Durchführungen 6 gemeinsam
umschließt.
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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.